ANSYS齿轮接触分析案例PPT课件

1、.,1,齿轮的接触分析实例分析问题：一对啮合的齿轮在工作时产生接触，分析其接触的位置、面积和接触力的大小。,.,2,齿轮的接触分析实例,1.相关系数齿顶直径：24齿底直径：20齿数：10厚度：4密度：7.8E3弹性模量：2.06E11摩擦系数：0.1中心距：44,.,3,齿轮的接触分析实例,2.建立模型2.1设定分析作业名和标题（1）从菜单中选择FileChangeJobname，打开“ChangeJobname”命令，修改文件名。自定义新的文件名为“gearscontact”，单击【OK】按钮，完成文件名的修改。,.,4,齿轮的接触分析实例,（2）从实用菜单中选择FileChangeDire

2、ctory,打开“ChangeDirectory”命令，可以自定义该文件的目标文件夹，单击【确定】按钮。,.,5,齿轮的接触分析实例,（3）从实用菜单中选择FileChangeTitle，打开“ChangeTitle”命令，可以自定义修改文件标题。新的文件标题为“contactanalysisoftwogears”，为本实例的标题名。单击【OK】按钮确定。,.,6,齿轮的接触分析实例,(4)从实用菜单中选择PlotReplot命令，自定义的标题”contactanalysisoftwogears”将显示在窗口左下角。（5）从主菜单中选择Preference命令，在对话框中选择“Structur

3、al”复选框，单击【OK】按钮。,.,7,齿轮的接触分析实例,2.2定义单元类型（1）从主菜单中选择PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete,打开“ElementType”对话框，单击【Add】。（2）在下图的列表框中选择“Solid”,“4node182”,单击【OK】。,.,8,齿轮的接触分析实例,(3)在下图的ElementTypes对话框中单击【Options】弹出单元选项对话框，对PLANE182单元进行设置。设置完成后点击【OK】，然后【Close】。,.,9,齿轮的接触分析实例,2.3定义实常数（1）从主菜单中选择PreprocessorRea

4、lConstantsAdd/Edit/Delete，打开如下图的“实常数”对话框，点击【Add】,设置实常数单元类型。,.,10,齿轮的接触分析实例,（2）在弹出的对话框中点击【OK】，弹出如下对话框，点击【OK】，在弹出的对话框中将厚度设置为4。设置完毕，点击【OK】。,.,11,齿轮的接触分析实例,设置完毕后，点击【Close】关闭实常数对话框。,.,12,齿轮的接触分析实例,2.4定义材料属性（1）从主菜单中选择PreprocessorMaterialPropsMaterialModels，如下图所示依次双击StructuralLinearElasticIsotropic。,.,13,齿

5、轮的接触分析实例,在弹出的对话框中设置材料的弹性模量EX=2.06E11,泊松比PRXY=0.3。如下图所示。设置完毕后点击【OK】，回到材料属性对话框界面。,.,14,齿轮的接触分析实例,（2）依次双击StructuralDensity，设置材料密度为7.8E3。完毕点击【OK】退出。,.,15,齿轮的接触分析实例,（3）依次双击StructuralFrictionCoefficient，打开材料摩擦系数对话框。如下图，设置摩擦系数为0.1。完毕点击【OK】，并退出材料属性设置对话框。,.,16,齿轮的接触分析实例,2.5建立齿轮面模型(1)将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择W

6、orkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。（2）定义一个关键点。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立关键点1。如下图，完毕点击【OK】。,.,17,齿轮的接触分析实例,（3）定义一个点作为辅助点。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立辅助点110。如下图，完毕点击【OK】。,.,18,齿轮的接触分析实例,（4）偏移工作平面到给定位置。a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPtoKe

7、ypoints+。b.在ANSYS图形窗口选择110号辅助点，点击【OK】。（5）旋转工作平面a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPbyIncrements。b.在“XY,YZ,ZX,ZXAngles”文本框中输入-50,0,0,点击【OK】.,.,19,齿轮的接触分析实例,（6）将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：WorkPlaneChangeActivesCStoWorkingPlane。（7）建立第二个关键点。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立关键点2。如下图，完毕点击【OK】。,.,20,

8、齿轮的接触分析实例,（8）将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。（9）建立其余的辅助点。按照与（3）同样的步骤建立其余的辅助点，设置编号一次为120，130，140，150，160，其坐标依次为（16，43）、（16，46）、（16，49）、（16，52）、（16，55）。,.,21,齿轮的接触分析实例,（10）按照步骤（4），将工作平面平移到第二个辅助点。（11）旋转工作平面。a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPbyIncrements。b.在“XY,YZ,ZX,ZXAngle

9、s”文本框中输入3,0,0,点击【OK】。（12）将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：WorkPlaneChangeActivesCStoWorkingPlane。（13）建立第三个关键点。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立关键点3。如下图，完毕点击【OK】。,.,22,齿轮的接触分析实例,（14）重复以上步骤，建立其余的辅助点和关键点：按照（10）-（13）步，分别把工作平面平移到编号为130，140，150，160的辅助点，然后旋转工作平面，旋转角度均为3,0,0，再讲工作平面设为当前坐标系，在工作平面中分别

10、建立编号为4，5，6，7的关键点，其坐标依次为（14.513，0）、（15.351，0）、（16.189，0）、（17.027，0）。建立完毕后的结果如下图所示：,.,23,齿轮的接触分析实例,（15）建立编号为8，9，10的关键点。a.将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。,.,24,齿轮的接触分析实例,b.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。c.建立关键点8。X=24,Y=9.857。完毕点击【Apply】。d.建立关键点9。

11、X=24,Y=13。完毕点击【Apply】。g.建立关键点10。X=20,Y=-5。完毕点击【OK】。建立完毕后的结果如右图所示：,.,25,齿轮的接触分析实例,(16)在柱面坐标系中创建圆弧线。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateLinesStraightLine+。b.分别选择关键点10和1，1和2，2和3，3和4，4和5，5和6，6和7，7和8，8和9，完毕点击【OK】。（17)把齿轮边上的线加起来，使其成为一条线。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansAddLines。b.在图形窗口选择方才建立的齿轮边上的

12、线，在对话框中点击【OK】。,.,26,齿轮的接触分析实例,c.ANSYS提示是否删除原来的线，选择【Delete】，点击【OK】。（18）偏移工作平面到总坐标系的原点：WorkPlaneOffsetWPtoGlobalOrigin。（19）将工作平面与总体坐标系对齐：WorkPlaneAlignWPwithGlobalCartesian。,.,27,齿轮的接触分析实例,(20)将工作平面旋转13。a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPbyIncrements。b.在“XY,YZ,ZXAngles”文本框中输入13,0,0,点击【OK】。(21)将激活的坐标系设置为工作平面坐标

13、系：WorkPlaneChangeActivesCStoWorkingPlane。（22）将所有线沿着X-Z面进行镜像（在Y方向）。a.从主菜单中选择PreprocessorModelingReflectLines。b.在对话框中选【PickAll】。c.在弹出的对话框选择X-Z面，在增量中输入1000单击【OK】，选择”Copied”，如下图。镜像结果。,.,28,齿轮的接触分析实例,.,29,齿轮的接触分析实例,（23）把齿顶上的两条线粘起来。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansGlueLines。b.选择齿顶上的两条线，点击【OK】。（2

14、4）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansAddLines。b.选择齿顶上的两条线，点击【OK】。(25)在柱坐标系下复制线。a.将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。,.,30,齿轮的接触分析实例,b.从主菜单选择PreprocessorModelingCopyLines。c.点击【PickAll】。d.在弹出的提示框中按下图输入，点击【OK】。（Fitview）,.,31,齿轮的接触分析实例,（26）把齿底上的

15、所有线粘起来。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansGlueLines。b.分别选择齿底上的两条线，点击【OK】。（27）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansAddLines。b.分别选择齿底上的两条线，点击【OK】。c.把齿底上的所有线加起来。(28)把所有线粘起来。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansGlueLines。,.,32,齿轮的接触分析实例,b.点击【PickAll】。结果如下图：,.,33,齿轮的

16、接触分析实例,（29）用当前定义的所有线生成一个面。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateAreasArbitraryByLines。b.选取所有的线，点击【OK】，结果如下图：,.,34,齿轮的接触分析实例,（30）创建圆面。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateAreasCircleSolidCircle。b.X=0,Y=0,Radius=8，点击【OK】。,.,35,齿轮的接触分析实例,（31）从齿轮面中减去圆面。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansSubtractAreas。b

17、.选择齿轮面作为布尔减的母体，单击【Apply】；选择刚才建立的圆面作为布尔减的对象，单击【OK】，如下图所示。,.,36,齿轮的接触分析实例,(32)在直角坐标系下复制面。a.将当前坐标系设置为总直角坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCartesian。b.从主菜单中选择PreprocessorModelingCopyAreas。c.点击【PickAll】，出现如下对话框，在复制数量中填2，DX=44。如下图所示：,.,37,齿轮的接触分析实例,复制所得结果如下图所示：,.,38,齿轮的接触分析实例,（33）创建局部坐标系。a.从实用菜单

18、中选择WorkPlaneLocalCoordinateSystemsCreateLocalCSAtSpecifiedLoc+。b.在“GlobalCartesian”文本框中输入44,0,0，点击【OK】。如右上图所示。c.在”CreateLocalCSAtSpecifiedLocation”中第一行输入11，第二行选择“Cylindrical1”，第三行输入44，0，0。点击【OK】。如右下图所示。,.,39,齿轮的接触分析实例,（34）将当前坐标系设置为局部坐标系。a.从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoSpecifiedCoordSys。b.在文本框中输入

19、11，如下图，点击【OK】。（35）在局部坐标系下复制面。a.从主菜单中选择PreprocessorModelingCopyAreas。b.选择生成的第二个面，点击【OK】。,.,40,齿轮的接触分析实例,c.ANSYS会提示复制的数量和偏移的坐标。数量为2，Y偏移量为-8.9，点击【OK】，如右上图所示：这样产生了第三个面，如右下图所示：,.,41,齿轮的接触分析实例,（36）删除第二个面。a.从主菜单中选择PreprocessorModelingDeleteAreaandBelow。b.选择第二个面。生成的结果如下图：,.,42,齿轮的接触分析实例,2.6对齿面划分网格（1）从主菜单中选择

20、PreprocessorMeshingMeshTool。（2）选择“Mesh”域中的“Areas”，点击【Mesh】，如右图所示。弹出面选择对话框，要求选择要划分的面，点击【PickAll】。,.,43,齿轮的接触分析实例,c.划分网格完毕。划分结果如上图所示：,.,44,齿轮的接触分析实例,2.7定义接触对（1）从应用菜单中选择SelectEntities，在类型下拉列表中选“Lines”,点击【Apply】，如下左图所示。（2）打开先选择对话框，选择一个齿轮上可能与另一个齿轮相接触的线，点击【OK】，如下右图所示。,.,45,齿轮的接触分析实例,（3）在实体选择对话框中选择“Nodes”,

21、在选择方式中选择“Attachedto”,在单选列表中选择“Lines,all”。如下图所示：（4）从实用菜单中选择SelectComo/AssemblyCreateComponent，在“Componentname”文本框中输入”node1”,点击【OK】，如下图所示：,.,46,齿轮的接触分析实例,（5）从实用菜单中选择SelectEverything。（6）在实体选择对话框中在类型下拉列表中选“Lines”,选择方式选“ByNum/Pick”,点击【Apply】，弹出线选择对话框，选择另一个齿轮上可能与前一个齿轮相接触的线，点击【OK】。（7）在实体选择对话框中选择“Nodes”,在选择

22、方式中选择“Attachedto”,在单选列表中选择“Lines,all”。（8）从实用菜单中选择SelectComo/AssemblyCreateComponent，在“Componentname”文本框中输入”node2”,点击【OK】。（9）从实用菜单中选择SelectEverything。,.,47,齿轮的接触分析实例,（10）点击工具栏中的【接触定义向导】按钮（最后一项）如下图所示：（11）ANSYS会打开如下对话框：（12）选择工具条中的第一项，会打开下一步操作向导，在对话框中选择”NODE2”，并点击【Next】。如下图所示：,.,48,齿轮的接触分析实例,（13）在对话框选取“

23、NODE1”，点击【NEXT】后，出现如下图所示对话框：,.,49,齿轮的接触分析实例,（14）点击【Create】,显示建立接触对的结果：,.,50,齿轮的接触分析实例,3.定义边界条件并求解3.1施加位移边界（1）将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。（2）从主菜单中选择PreprocessorModelingMove/ModifyRotateNodeCSToActiveCS，打开节点选择的对话框，要求选择欲旋转的坐标系的节点。（3）选择第一个齿轮内径上所有节点：a.点击【PickAll】,节

24、点的节点坐标系都将被旋转到当前激活的总体坐标系下。b.从实用菜单中选择SelectEntities，弹出实体选择对话框,.,51,齿轮的接触分析实例,按照左图所示选择第一个齿轮内径上所有的节点。（4）从主菜单中选择SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementonNodes，代开节点选择对话框，要求选择欲施加位移约束的节点。（5）选择第一个齿轮内径上所有节点，点击【PickAll】，打开在节点上施加位移约束对话框。如下图所示。选择”UX”方向，即施加径向位移约束，点击【OK】。,.,52,齿轮的接触分析实例,3.2施加第一个齿轮位移载荷及第二个齿轮

25、的位移边界条件求解（1）从主菜单中选择SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementonNodes，打开节点选择对话框，选择第一个齿轮内径上所有节点，点击【PickAll】,打开在节点上施加位移约束对话框，按照下图所示，在”UY”周向上施加位移约束-0.2，点击【OK】。,.,53,齿轮的接触分析实例,（2）从实用菜单中选择SelectEverything。（3）从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoSpecifiedCoordSys，在弹出的对话框中坐标编号中填11，如下图所示，点击【OK】。（4）从实用菜单中选择SelectEntities，弹出实体选择对话框,按照下图所示选择第二个齿轮内径上所有节点。,.,54,齿轮的接触分析实例,（5）从主菜单中选择SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementonNodes，打开节点选择对话框