ANSYS齿轮建模(老师推荐,超级有用)

1、ANSYS齿轮如何建模（老师推荐，超级有用），课程设计专用。版权所有，严禁用于学术以外其他用途！问题描述：建立一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合模型，两齿轮的尺寸一样，结构参数为模数m=6mm，齿数Z=28，齿宽B=14mm。操作步骤：采用自底向上方式建模的操作步骤如下。1. 定义工作文件名和工作标题1） 指定工作目录。打开ANSYS Product Launcher，在Simulation Environment中选ANSYS，在License中选ANSYS LS-DYNA，在Working Directory中指定工作目录，单击Run按钮，打开ANSYS。2） 定义工作文件名。执行Utility

2、 Menu > File > Change Jobname命令，在弹出的对话框中输入“GEAR3-14”并选择【Yes】复选框，单击按钮。3） 定义工作标题。执行Utility Menu > File > Change Title命令，在弹出的对话框中输入“The GEAR3-14 Model”，单击按钮。4） 重新显示。执行Utility Menu > Plot > Replot命令。2. 显示工作平面1） 显示工作平面。执行Utility Menu > WorkPlane > Display Working Plane 命令。2） 关闭三角坐

3、标符号。执行Utility Menu > PlotCtrls > Window Controls >Window Options 命令，弹出一个对话框，在【Location of triad】下拉列表框中选择“Not Shown”选项，单击按钮。3） 打开【Offset WP】工具栏。执行Utility Menu > WorkPlane >Offset WP by Increments 命令。3. 生成齿面1）在当前坐标系下生成关键点。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Keypo

4、ints > In Active CS命令，弹出【Create Keypoints in Active Coordinate System】对话框。在【Keypoint number】和【Location in active CS】文本框中分别输入关键点的编号“1”及关键点的“X”、“Y”和“Z”坐标值“5.428，76.803，0”。单击按钮，生成第一个关键点，重复上述操作，依次输入“5.534，77.803，0”、“5.595，79.303，0”、“5.411，80.82，0”、“5.110，82.342，0”、“4.694，83.869，0”、“4.208，85.396，0”、“3

5、.623，86.92，0”、“2.928，88.450，0”、“2.214，89.972，0”和“0，90.00，0”共11个关键点的编号及坐标值，最后生成结果如图1-1所示。图1-1 生成的点的结果2）生成样条曲线。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Lines > Splines > Spline thru KPs命令，弹出一个拾取框。依关键点的排列顺序拾取关键点110，单击按钮，生成一条曲线，即齿轮的轮齿外轮廓线。3）镜像生成另一边的轮廓线。执行Main Menu > Preproces

6、sor > Modeling > Reflect > Lines命令，弹出一个拾取框。拾取样条线，单击按钮，弹出如图1-2所示的【Reflect Lines】对话框。单击按钮，生成结果如图1-3所示。图1-2 【Reflect Lines】对话框图1-3 镜像生成的结果4） 生成齿顶圆的圆弧线。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Lines > Arcs > Through 3 KPs命令，弹出一个拾取框。按顺序依次拾取编号为 131011的关键点，单击按钮。5） 输入参数。执行U

7、tility Menu > Parameters > Scalar Parameters命令，弹出【Scalar Parameters】对话框。在【Selection】文本框中输入“a = 360/28”，单击按钮，单击按钮。6） 生成一个圆环面。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Areas > Circle > Partial Annulus命令，弹出【Part Annular Circ Area】对话框。如图1-4输入数据，生成结果如图1-5所示。图1-4 【Part Annula

8、r Circ Area】对话框图1-5 生成圆环面的结果7） 生成圆。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Lines> Arcs > Full Circle，弹出一个拾取框。如图1-6【Full Circle】中输入“0，0，0”，单击按钮。弹出如图1-7【Note】提示框，单击按钮。在如图1-8【Full Circle】中输入“70”，单击按钮，生成的结果如图1-9所示。图1-7 【Note】提示框 图1-6【Full Circle】拾取框 图1-8【Full Circle】拾取框图1-9 生成的

9、圆8） 分割圆环面。执行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Divide > Area By Line命令，弹出一个拾取框。拾取圆环面，单击按钮。又弹出一个拾取框，拾取整个圆，单击按钮。生成如图1-10的结果。图1-10 分割圆环面生成的结果9） 由关键点生成面。执行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Areas > Arbitrary > Through KPs命令，弹出一个拾取框

10、。依次拾取编号为1101312的关键点，单击按钮。10）面相加操作。执行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Add > Areas命令，弹出一个拾取框。拾取上面两个面，生成的结果如图1-11。图1-11 面相加后生成的结果10）齿根倒圆角。执行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Lines >Line Fillet命令，弹出一个拾取框。拾取齿根圆和齿面渐开线，单击按钮。弹出一个【Line

11、Fillet】对话框，如图1-12输入数据。图1-12 【Line Fillet】对话框11) 由关键线生成面。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling Create >Areas > Arbitrary > By Lines命令，弹出一个拾取框。拾取齿根圆和齿面渐开线，以及生成的圆角线，单击按钮。 12) 面相加操作。执行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Add > Areas命令，弹出一个拾取框。拾取齿面以

12、及两个倒角面，生成的结果如图1-13所示。图1-13 倒角后生成的齿廓形状13）改变当前坐标系为柱坐标系。执行Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cylindrical命令。14）复制生成整个齿圈。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Copy > Areas命令，弹出一个拾取框。单击按钮，弹出如图1-14所示的【Copy Areas】对话框，在【Number of copies】文本框中输入复制生成的个数28，在【Y-offset i

13、n active CS】文本框中输入角度“a”。单击按钮，生成结果如图1-15所示。图1-14 【Copy Areas】对话框图1-15 复制生成的整个齿圈15）改变当前坐标系为直角坐标系。执行Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cartesian命令。16）复制并平移生成另一个齿轮。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Copy > Areas命令，弹出一个拾取框。单击按钮，弹出如图1-14所示的【Copy Areas】对话框，在【N

14、umber of copies】文本框中输入复制生成的个数2，在【X-offset in active CS】文本框中输入距离“168”。单击按钮，生成结果如图1-16所示。图1-16 复制产生的另一个齿轮17）改变当前坐标系为柱坐标系。执行Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cylindrical命令。18）旋转齿轮，使两齿轮啮合。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Move/Modify > Areas > Areas命令，

15、弹出一个拾取框。拾取左边的整个齿圈，单击按钮。弹出如图1-17所示的【Move Areas】对话框，在【Y-offset in active CS】文本框中输入角度“a/2”, 单击按钮。生成的结果如图1-18所示。图1-17 【Move Areas】对话框图1-18 旋转齿轮后，两齿轮的啮合的结果4. 根据计算要求，修改模型。由于考虑到计算量的大小，我们不研究整个齿的受载情况。我们只需研究一个齿在其完整啮合的一个周期内的情况。我们拿出三个齿进行研究。这样就需要对模型进行修改。1） 删除多余的面。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling >

16、Delete > Area and Below命令，弹出一个拾取框。每个齿留下啮合的三个齿，单击按钮。生成的结果如图1-19所示。图1-19 简化后的模型2） 面相加操作。执行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Add > Areas命令，弹出一个拾取框。分别拾取齿面和齿圈，生成的结果如图1-20所示。图1-20 面相加后生成的模型3） 拉伸生成体模型。执行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate &

17、gt; Extrude > Areas > Along Normal命令，弹出一个拾取框。选取一个面积，单击按钮，弹出【Extrude Area along Normal】对话框，如图1-21在【Dist Length of extrusion 】文本框中输入拉伸的厚度14，生成的结果如图1-22所示。图1-21 【Extrude Area along Normal】对话框图1-22 拉伸厚生成的模型4） 把拉伸后的模型粘连在一起。执行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Glue >Volum

18、es命令，弹出一个拾取框。分别拾取各个齿轮的齿面和齿圈，将他们站连在一起。5） 缩放模型。考虑到ANSYS中的单位制，决定把模型的单位变为米制，现在需要把模型缩小1000倍。执行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Scale > Volumes命令，弹出一个拾取框。单击按钮，弹出【Scale Volumes】对话框，如图1-23所示。在【RX,RY,RZ Scale factors - 】文本框中分别输入“0.001”,“0.001”,“0.001”，在【IMOVE Existing areas wil

19、l be】复选框中选“Moved”, 单击按钮。图1-23 【Scale Volumes】对话框5. 设置参数1） 选择单元类型。执行Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete命令，弹出【Element Type】对话框。单击按钮，弹出【Library of Element Type】对话框，分别选择“LS-DYNA Explicit”和 “3D Solid 164”选项，单击按钮。单击按钮，完成单元类型的设置。2） 设置材料的参数。执行Main Menu > Preprocessor > M

20、aterial Props > Material Models命令，弹出【Define Material Model Behavior】对话框。分别选择“LS-DYNA”“Linear” “Elastic”和“Isotropic”,弹出【Linear Isotropic Properties for Material Number 1】对话框，在【DENS】文本框中输入“7830”，在【EX】文本框中输入“2.1e11”，在【NUXY】文本框中输入“0.28”。单击按钮，生成材料1的参数。在【Define Material Model Behavior】对话框中，执行Eidt >

21、Copy,弹出【Copy Material Model】对话框。单击按钮，生成材料2的参数。在【Define Material Model Behavior】对话框中，执行Material > New Model,弹出【Define Material ID】对话框，单击按钮。分别选择“LS-DYNA”“Rigid Material”,弹出【Rigid Properties for Material Number 3】对话框。在【DENS】文本框中输入“7830”，在【EX】文本框中输入“2.1e11”，在【NUXY】文本框中输入“0.28”。在【Translational Constra

22、int Parameter】复选框中选“All disps.”, 在【Rotatianal Constraint Parameter】复选框中选“X and Y rotate”。 单击按钮，生成材料3的参数。在【Define Material Model Behavior】对话框中，执行Eidt > Copy,弹出【Copy Material Model】对话框。单击按钮，生成材料4的参数。关闭【Define Material Model Behavior】对话框，完成参数设置。6. 划分网格1） 设定各部分的材料号。执行Main Menu > Preprocessor >

23、Meshing > MeshTool命令，弹出【MeshTool】对话框。在【Element Attribute】复选框中选“Volume”,单击按钮，弹出【Volume Attribute】拾取框。拾取最左边的体积，弹出【Volume Attribute】对话框，在【MAT Material number】复选框中选“3”，单击按钮，如图1-24所示。依照步骤，分别给其他的体积设置材料号，从左至右为：“1”、“2” 、“4”。图1-24 【Volume Attribute】对话框2） 画网格。执行Main Menu > Preprocessor > Meshing >

24、 MeshTool命令，弹出【MeshTool】对话框。在【Shape】复选框中分别选择“Hex”和“Sweep”,单击按钮。弹出【Volume Sweeping】拾取框，单击按钮。如图1-25所示，画完网格后的结果。图1-25 画完网格后生成的结果7. 加载荷及约束1） 定义加载时间以及载荷的大小。执行Utility Menu > Parameters > Array Parameters > Define/Edit命令，弹出【Array Parameters】，单击按钮。弹出【Add New Array Parameter】对话框，如图1-26所示。在文本框【Par Pa

25、rameter name】中输入“time”，单击按钮。在【Array Parameters】中，单击按钮，弹出【Array Parameter TIME】对话框。在【1】文本框中输入 “0”, 在【2】文本框中输入 “0.0025”。如图1-27所示，执行File > Apply/Quit。依次建立一个正力矩“torque”,一个负力矩 “torque2”,一个转速 “velocity”的参数。大小分别为“456”，“-456”和“94.2”。由于在整个过程中，力矩和转速一直存在，在文本框的【1】和【2】中输入的数值应该一样。 图1-26 【Add New Array Paramete

26、r】对话框 图1-27 【Array Parameter TIME】对话框2） 加载坐标系。整个过程需要两个加载坐标系，一个是整体直角坐标系，需要加一个转矩和转速；还有一个是加另一个转矩的坐标系，需要预先定义。在输入窗口，输入如下的命令：EDLCS,ADD,10,0.180,0,0,0.180,0.10,0,0.168,0,0。那么坐标系“10”，为加载坐标系。3） 生成部件（Parts）。执行Main Menu > Preprocessor > LS-DYNA Options > Parts Options命令，弹出【Parts Data Written for LS-DY

27、NA】对话框，单击按钮。弹出【EDPART Command】显示框，可以看到每个部件划分网格的数量。如图1-28所示。图1-28 显示部件的网格数量4） 定义接触面。执行Main Menu > Preprocessor > LS-DYNA Options > Contact > Define Contact命令，弹出【Contact Parameter Definitions】对话框。在【Contact Type】复选框中，依次选“Surface to Surf”, “Automatic(ASTS)”,在【Static Friction Coefficient】文本框中

28、填 “0.2”，在【Dynamic Friction Coefficient】文本框中填 “0.1”。如图1-29所示，单击按钮。弹出【Contact Options】对话框，在【Contact Component or Part no.】复选框中选“1”，在【Target Component or Part no.】复选框中选“2”,如图1-30所示。完成接触面的定义。图1-29 【Contact Parameter Definitions】对话框图1-30 【Contact Options】对话框5） 定义载荷。执行Main Menu > Preprocessor > LS-D

29、YNA Options > Loading Options > Specify Loads命令，弹出【Specify Loads for LS-DYNA Explicit】对话框。在【Load Labels】复选框中选“RBMZ”，在【Coordinate System /Surface Key】文本框中填“0”，在【Component name or PART number】复选框中选 “3”,在【Parameter name for values】复选框中选“TIME”，在【Parameter data for values】复选框中选“TORQUE”。 单击按钮，完成对转矩的定义。如图1-31所示。同理，对另外的转矩和转速定义，参数如下：“RBMZ，10,4，TIME，TORQUE2,”和“RBOZ,0,3,TIME,VELOCITY”。完成对所有载荷的定义。6） 查看载荷。执行Main Menu >