ANSYS齒輪建模(老師推薦,超級有用)參考模板

1、ANSYS齒輪如何建模（老師推薦，超級有用），課程設(shè)計專用。版權(quán)所有，嚴禁用于學(xué)術(shù)以外其他用途！問題描述：建立一對漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合模型，兩齒輪的尺寸一樣，結(jié)構(gòu)參數(shù)為模數(shù)m=6mm，齒數(shù)Z=28，齒寬B=14mm。操作步驟：采用自底向上方式建模的操作步驟如下。1. 定義工作文件名和工作標(biāo)題1） 指定工作目錄。打開ANSYS Product Launcher，在Simulation Environment中選ANSYS，在License中選ANSYS LS-DYNA，在Working Directory中指定工作目錄，單擊Run按鈕，打開ANSYS。2） 定義工作文件名。執(zhí)行Utility

2、 Menu > File > Change Jobname命令，在彈出的對話框中輸入“GEAR3-14”并選擇【Yes】復(fù)選框，單擊按鈕。3） 定義工作標(biāo)題。執(zhí)行Utility Menu > File > Change Title命令，在彈出的對話框中輸入“The GEAR3-14 Model”，單擊按鈕。4） 重新顯示。執(zhí)行Utility Menu > Plot > Replot命令。2. 顯示工作平面1） 顯示工作平面。執(zhí)行Utility Menu > WorkPlane > Display Working Plane 命令。2） 關(guān)閉三角坐

3、標(biāo)符號。執(zhí)行Utility Menu > PlotCtrls > Window Controls >Window Options 命令，彈出一個對話框，在【Location of triad】下拉列表框中選擇“Not Shown”選項，單擊按鈕。3） 打開【Offset WP】工具欄。執(zhí)行Utility Menu > WorkPlane >Offset WP by Increments 命令。3. 生成齒面1）在當(dāng)前坐標(biāo)系下生成關(guān)鍵點。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Keypo

4、ints > In Active CS命令，彈出【Create Keypoints in Active Coordinate System】對話框。在【Keypoint number】和【Location in active CS】文本框中分別輸入關(guān)鍵點的編號2 / 28“1”及關(guān)鍵點的“X”、“Y”和“Z”坐標(biāo)值“5.428，76.803，0”。單擊按鈕，生成第一個關(guān)鍵點，重復(fù)上述操作，依次輸入“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

5、，0”、“3.623，86.92，0”、“2.928，88.450，0”、“2.214，89.972，0”和“0，90.00，0”共11個關(guān)鍵點的編號及坐標(biāo)值，最后生成結(jié)果如圖1-1所示。圖1-1 生成的點的結(jié)果2）生成樣條曲線。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Lines > Splines > Spline thru KPs命令，彈出一個拾取框。依關(guān)鍵點的排列順序拾取關(guān)鍵點110，單擊按鈕，生成一條曲線，即齒輪的輪齒外輪廓線。3）鏡像生成另一邊的輪廓線。執(zhí)行Main Menu > Pre

6、processor > Modeling > Reflect > Lines命令，彈出一個拾取框。拾取樣條線，單擊按鈕，彈出如圖1-2所示的【Reflect Lines】對話框。單擊按鈕，生成結(jié)果如圖1-3所示。圖1-2 【Reflect Lines】對話框圖1-3 鏡像生成的結(jié)果4） 生成齒頂圓的圓弧線。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Lines > Arcs > Through 3 KPs命令，彈出一個拾取框。按順序依次拾取編號為 131011的關(guān)鍵點，單擊按鈕。5） 輸入

7、參數(shù)。執(zhí)行Utility Menu > Parameters > Scalar Parameters命令，彈出【Scalar Parameters】對話框。在【Selection】文本框中輸入“a = 360/28”，單擊按鈕，單擊按鈕。6） 生成一個圓環(huán)面。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Areas > Circle > Partial Annulus命令，彈出【Part Annular Circ Area】對話框。如圖1-4輸入數(shù)據(jù)，生成結(jié)果如圖1-5所示。圖1-4 【Part

8、Annular Circ Area】對話框圖1-5 生成圓環(huán)面的結(jié)果7） 生成圓。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Lines> Arcs > Full Circle，彈出一個拾取框。如圖1-6【Full Circle】中輸入“0，0，0”，單擊按鈕。彈出如圖1-7【Note】提示框，單擊按鈕。在如圖1-8【Full Circle】中輸入“70”，單擊按鈕，生成的結(jié)果如圖1-9所示。圖1-7 【Note】提示框 圖1-6【Full Circle】拾取框 圖1-8【Full Circle】拾取框圖1

9、-9 生成的圓8） 分割圓環(huán)面。執(zhí)行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Divide > Area By Line命令，彈出一個拾取框。拾取圓環(huán)面，單擊按鈕。又彈出一個拾取框，拾取整個圓，單擊按鈕。生成如圖1-10的結(jié)果。圖1-10 分割圓環(huán)面生成的結(jié)果9） 由關(guān)鍵點生成面。執(zhí)行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Areas > Arbitrary > Through KPs命令，彈

10、出一個拾取框。依次拾取編號為1101312的關(guān)鍵點，單擊按鈕。10）面相加操作。執(zhí)行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Add > Areas命令，彈出一個拾取框。拾取上面兩個面，生成的結(jié)果如圖1-11。圖1-11 面相加后生成的結(jié)果10）齒根倒圓角。執(zhí)行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Create >Lines >Line Fillet命令，彈出一個拾取框。拾取齒根圓和齒面漸開線，單擊按鈕。彈出一個

11、【Line Fillet】對話框，如圖1-12輸入數(shù)據(jù)。圖1-12 【Line Fillet】對話框11) 由關(guān)鍵線生成面。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling Create >Areas > Arbitrary > By Lines命令，彈出一個拾取框。拾取齒根圓和齒面漸開線，以及生成的圓角線，單擊按鈕。 12) 面相加操作。執(zhí)行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Add > Areas命令，彈出一個拾取框

12、。拾取齒面以及兩個倒角面，生成的結(jié)果如圖1-13所示。圖1-13 倒角后生成的齒廓形狀13）改變當(dāng)前坐標(biāo)系為柱坐標(biāo)系。執(zhí)行Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cylindrical命令。14）復(fù)制生成整個齒圈。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Copy > Areas命令，彈出一個拾取框。單擊按鈕，彈出如圖1-14所示的【Copy Areas】對話框，在【Number of copies】文本框中輸入復(fù)制生成的個數(shù)28，在【Y-of

13、fset in active CS】文本框中輸入角度“a”。單擊按鈕，生成結(jié)果如圖1-15所示。圖1-14 【Copy Areas】對話框圖1-15 復(fù)制生成的整個齒圈15）改變當(dāng)前坐標(biāo)系為直角坐標(biāo)系。執(zhí)行Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cartesian命令。16）復(fù)制并平移生成另一個齒輪。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Copy > Areas命令，彈出一個拾取框。單擊按鈕，彈出如圖1-14所示的【Copy Areas】對

14、話框，在【Number of copies】文本框中輸入復(fù)制生成的個數(shù)2，在【X-offset in active CS】文本框中輸入距離“168”。單擊按鈕，生成結(jié)果如圖1-16所示。圖1-16 復(fù)制產(chǎn)生的另一個齒輪17）改變當(dāng)前坐標(biāo)系為柱坐標(biāo)系。執(zhí)行Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cylindrical命令。18）旋轉(zhuǎn)齒輪，使兩齒輪嚙合。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Move/Modify > Areas > Ar

15、eas命令，彈出一個拾取框。拾取左邊的整個齒圈，單擊按鈕。彈出如圖1-17所示的【Move Areas】對話框，在【Y-offset in active CS】文本框中輸入角度“a/2”, 單擊按鈕。生成的結(jié)果如圖1-18所示。圖1-17 【Move Areas】對話框圖1-18 旋轉(zhuǎn)齒輪后，兩齒輪的嚙合的結(jié)果4. 根據(jù)計算要求，修改模型。由于考慮到計算量的大小，我們不研究整個齒的受載情況。我們只需研究一個齒在其完整嚙合的一個周期內(nèi)的情況。我們拿出三個齒進行研究。這樣就需要對模型進行修改。1） 刪除多余的面。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling

16、 > Delete > Area and Below命令，彈出一個拾取框。每個齒留下嚙合的三個齒，單擊按鈕。生成的結(jié)果如圖1-19所示。圖1-19 簡化后的模型2） 面相加操作。執(zhí)行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Booleans > Add > Areas命令，彈出一個拾取框。分別拾取齒面和齒圈，生成的結(jié)果如圖1-20所示。圖1-20 面相加后生成的模型3） 拉伸生成體模型。執(zhí)行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Ope

17、rate > Extrude > Areas > Along Normal命令，彈出一個拾取框。選取一個面積，單擊按鈕，彈出【Extrude Area along Normal】對話框，如圖1-21在【Dist Length of extrusion 】文本框中輸入拉伸的厚度14，生成的結(jié)果如圖1-22所示。圖1-21 【Extrude Area along Normal】對話框圖1-22 拉伸厚生成的模型4） 把拉伸后的模型粘連在一起。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Glue >

18、;Volumes命令，彈出一個拾取框。分別拾取各個齒輪的齒面和齒圈，將他們站連在一起。5） 縮放模型。考慮到ANSYS中的單位制，決定把模型的單位變?yōu)槊字疲F(xiàn)在需要把模型縮小1000倍。執(zhí)行M ain Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Scale > Volumes命令，彈出一個拾取框。單擊按鈕，彈出【Scale Volumes】對話框，如圖1-23所示。在【RX,RY,RZ Scale factors - 】文本框中分別輸入“0.001”,“0.001”,“0.001”，在【IMOVE Existing are

19、as will be】復(fù)選框中選“Moved”, 單擊按鈕。圖1-23 【Scale Volumes】對話框5. 設(shè)置參數(shù)1） 選擇單元類型。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete命令，彈出【Element Type】對話框。單擊按鈕，彈出【Library of Element Type】對話框，分別選擇“LS-DYNA Explicit”和 “3D Solid 164”選項，單擊按鈕。單擊按鈕，完成單元類型的設(shè)置。2） 設(shè)置材料的參數(shù)。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor

20、> Material Props > Material Models命令，彈出【Define Material Model Behavior】對話框。分別選擇“LS-DYNA”“Linear” “Elastic”和“Isotropic”,彈出【Linear Isotropic Properties for Material Number 1】對話框，在【DENS】文本框中輸入“7830”，在【EX】文本框中輸入“2.1e11”，在【NUXY】文本框中輸入“0.28”。單擊按鈕，生成材料1的參數(shù)。在【Define Material Model Behavior】對話框中，執(zhí)行Eidt

21、 > Copy,彈出【Copy Material Model】對話框。單擊按鈕，生成材料2的參數(shù)。在【Define Material Model Behavior】對話框中，執(zhí)行Material > New Model,彈出【Define Material ID】對話框，單擊按鈕。分別選擇“LS-DYNA”“Rigid Material”,彈出【Rigid Properties for Material Number 3】對話框。在【DENS】文本框中輸入“7830”，在【EX】文本框中輸入“2.1e11”，在【NUXY】文本框中輸入“0.28”。在【Translational C

22、onstraint Parameter】復(fù)選框中選“All disps.”, 在【Rotatianal Constraint Parameter】復(fù)選框中選“X and Y rotate”。 單擊按鈕，生成材料3的參數(shù)。在【Define Material Model Behavior】對話框中，執(zhí)行Eidt > Copy,彈出【Copy Material Model】對話框。單擊按鈕，生成材料4的參數(shù)。關(guān)閉【Define Material Model Behavior】對話框，完成參數(shù)設(shè)置。6. 劃分網(wǎng)格1） 設(shè)定各部分的材料號。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor

23、 > Meshing > MeshTool命令，彈出【MeshTool】對話框。在【Element Attribute】復(fù)選框中選“Volume”,單擊按鈕，彈出【Volume Attribute】拾取框。拾取最左邊的體積，彈出【Volume Attribute】對話框，在【MAT Material number】復(fù)選框中選“3”，單擊按鈕，如圖1-24所示。依照步驟，分別給其他的體積設(shè)置材料號，從左至右為：“1”、“2” 、“4”。圖1-24 【Volume Attribute】對話框2） 畫網(wǎng)格。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > Meshin

24、g > MeshTool命令，彈出【MeshTool】對話框。在【Shape】復(fù)選框中分別選擇“Hex”和“Sweep”,單擊按鈕。彈出【Volume Sweeping】拾取框，單擊按鈕。如圖1-25所示，畫完網(wǎng)格后的結(jié)果。圖1-25 畫完網(wǎng)格后生成的結(jié)果7. 加載荷及約束1） 定義加載時間以及載荷的大小。執(zhí)行Utility Menu > Parameters > Array Parameters > Define/Edit命令，彈出【Array Parameters】，單擊按鈕。彈出【Add New Array Parameter】對話框，如圖1-26所示。在文本框【

25、Par Parameter name】中輸入“time”，單擊按鈕。在【Array Parameters】中，單擊按鈕，彈出【Array Parameter TIME】對話框。在【1】文本框中輸入 “0”, 在【2】文本框中輸入 “0.0025”。如圖1-27所示，執(zhí)行File > Apply/Quit。依次建立一個正力矩“torque”,一個負力矩 “torque2”,一個轉(zhuǎn)速 “velocity”的參數(shù)。大小分別為“456”，“-456”和“94.2”。由于在整個過程中，力矩和轉(zhuǎn)速一直存在，在文本框的【1】和【2】中輸入的數(shù)值應(yīng)該一樣。 圖1-26 【Add New Array Pa

26、rameter】對話框 圖1-27 【Array Parameter TIME】對話框2） 加載坐標(biāo)系。整個過程需要兩個加載坐標(biāo)系，一個是整體直角坐標(biāo)系，需要加一個轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；還有一個是加另一個轉(zhuǎn)矩的坐標(biāo)系，需要預(yù)先定義。在輸入窗口，輸入如下的命令：EDLCS,ADD,10,0.180,0,0,0.180,0.10,0,0.168,0,0。那么坐標(biāo)系“10”，為加載坐標(biāo)系。3） 生成部件（Parts）。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > LS-DYNA Options > Parts Options命令，彈出【Parts Data Written for

27、 LS-DYNA】對話框，單擊按鈕。彈出【EDPART Command】顯示框，可以看到每個部件劃分網(wǎng)格的數(shù)量。如圖1-28所示。圖1-28 顯示部件的網(wǎng)格數(shù)量4） 定義接觸面。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor > LS-DYNA Options > Contact > Define Contact命令，彈出【Contact Parameter Definitions】對話框。在【Contact Type】復(fù)選框中，依次選“Surface to Surf”, “Automatic(ASTS)”,在【Static Friction Coefficien

28、t】文本框中填 “0.2”，在【Dynamic Friction Coefficient】文本框中填 “0.1”。如圖1-29所示，單擊按鈕。彈出【Contact Options】對話框，在【Contact Component or Part no.】復(fù)選框中選“1”，在【Target Component or Part no.】復(fù)選框中選“2”,如圖1-30所示。完成接觸面的定義。圖1-29 【Contact Parameter Definitions】對話框圖1-30 【Contact Options】對話框5） 定義載荷。執(zhí)行Main Menu > Preprocessor >

29、; LS-DYNA Options > Loading Options > Specify Loads命令，彈出【Specify Loads for LS-DYNA Explicit】對話框。在【Load Labels】復(fù)選框中選“RBMZ”，在【Coordinate System /Surface Key】文本框中填“0”，在【Component name or PART number】復(fù)選框中選 “3”,在【Parameter name for values】復(fù)選框中選“TIME”，在【Parameter data for values】復(fù)選框中選“TORQUE”。 單擊按鈕，完成對轉(zhuǎn)矩的定義。如圖1-31所示。同理，對另外的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速定義，參數(shù)如下：“RBMZ，10,4，TIME，TORQUE2,”和“RBOZ,0,3,TIME,VELOCITY”。完成對所有載荷的定義。6） 查看載荷。執(zhí)行Main Menu &g