abaqus有限元分析齒輪軸

1、Abaqus分析報告（齒輪軸）名稱： Abaqus 齒輪軸姓名：班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：Word資料、簡介所分析齒輪軸來自一種齒輪泵，通過用 abaqus軟件對齒輪軸進行有限元分析和優(yōu)化。齒輪軸裝配結(jié)構(gòu)圖如圖1,分析圖1中較長的齒輪軸。圖1.齒輪軸裝配結(jié)構(gòu)圖二、模型建立與分析通過 part、 property Assembly step、 Load、 Mesh、 Job 等步 驟建立齒輪軸模型，并對其進行分析。.part針對該齒輪軸，擬定使用可變型的3D實體單元，擠壓成型方式。Word資料.材料屬性材料為鋼材，彈性模量210Gpa,泊松比0.3。.截面屬性截面類型定義為 solid , homo

2、geneous。4組裝組裝時選擇dependent方式。.建立分析步本例用通用分析中的靜態(tài)通用分析(Static, General)。.施加邊界條件與載荷對于齒輪軸，因為采用靜力學(xué)分析，考慮到前端蓋、軸套約束， 而且根據(jù)理論，對受力部分和軸徑突變的部分進行重點分析。邊界條件：分別在三個軸徑突變處采用固定約束，如圖 2。載荷：在Abaqus中約束類型為pressure,載荷類型為均布載荷 分別施加到齒輪接觸面和鍵梢面，根據(jù)實際平衡情況，兩力所產(chǎn)生的 繞軸線的力矩方向相反，大小按比例分配。均布載荷比計算：矩形鍵梢數(shù)據(jù)：長度：8mm、寬度：5mm、高度：3mm、鍵梢所在軸半徑：7mm 鍵梢壓力面積：

3、S = 8x3=24mm 2平均受力半徑：R=6.5mm 齒輪數(shù)據(jù)：=Word資料齒輪分度圓半徑：R=14.7mm、壓力角：20單個齒輪受力面積：&q2mm2通過理論計算分析，SxRxR=S2xRxP2,其中，Pi為鍵梢均布載 荷幅值，P2為齒輪均布載荷幅值。鍵梢均布載荷幅值和齒輪均布載荷幅值之比約為Pi： P2-6.3 。取鍵梢均布載荷幅值為1260，齒輪載荷幅值為200.由于鍵梢不是平面，所以需要切割，再施加均布載荷圖3鍵槽載荷施加比較保守考慮，此處齒輪載荷只施加到一個齒輪上令Fdh La分PressureStep-1 (Static. Gcneidl)Typm:Step；Name； Lo

4、a a 2圖4齒輪載荷施加K.giOr: Surf-5Word資料圖5.施加約束條件和載荷的齒輪軸模型7.網(wǎng)格劃分采用六面體劃分的網(wǎng)格如下圖:圖6六面體網(wǎng)格劃分圖六面體劃分網(wǎng)格部分細節(jié)圖:Word資料經(jīng)過各種劃分沒能成功，轉(zhuǎn)而采用四面體結(jié)構(gòu)劃分，如下圖:圖7四面體網(wǎng)格劃分圖8.提交分析(iob)、結(jié)果(Visualization)Word資料S. Mises(Aug: 75網(wǎng)+ ?.304+03 P2.570e+03 h2.336em2I 2.103fe4 03 二 1 + 1.)3f)F!+()3 + L4U2e+03 + l,168e+0J + 93加+。2 一-QI呢十UN -r4.t.

5、/4e+02 十 2.333e+02 t 1.359e 01Ur Magnitude ir +l+162e-01 - +1+O&6e-Cl - +9687+02 n- +S. 7 18g-C2+ 7.749 好。2 +6.781+02 +5,812-02 M ,84%-U? - +3,875e-02 - +2.9GGe-O2 - +1.937e-C2 +9.687+03 1L +0,000e-r00圖8應(yīng)力分析圖.帛黑3 二？隼 一 常。占不 三爭。黑 S IMS X* d圖9位移分析圖從應(yīng)力分析圖看出，在齒輪軸軸徑突變的地方應(yīng)力值大， 與理論 相符合，在鍵梢施加力的面應(yīng)力值大，符合圣維南原理

6、。從位移分析圖看出，在齒輪施加力的地方位移最大，因為軸徑大。部分細節(jié)形變圖:變形前變形后從細節(jié)圖中可以看出，軸在變形過程中還會產(chǎn)生彎曲變形，與受Word資料力分析的彎矩相符合。三、優(yōu)化通過上述分析可以看出，齒輪軸軸徑突變地方的應(yīng)力突變比較明 顯，采用邊倒圓進行優(yōu)化。另外，齒輪位移明顯的地方可以通過調(diào)整 齒輪變位系數(shù)和壓力角進行優(yōu)化；在條件允許情況下，鍵梢受力處可 以通過改變鍵梢的尺寸進行優(yōu)化。當(dāng)然，還可以通過采用先進的材料、加工工藝等增強材料性能。另一方面，在能滿足條件情況下，可以通過減小尺寸來進行減重 等優(yōu)化，優(yōu)先考慮非應(yīng)力集中處。優(yōu)化前應(yīng)力分析圖下面以采用邊倒圓進行優(yōu)化為例分析，并對優(yōu)化前

7、和優(yōu)化后的模 型進行對比分析。主要從優(yōu)化前后的應(yīng)力圖與位移圖對比分析。St Mi證5（Avg； 75%）4 2.804*2 1-03 + 2370，03 + 2.336 + 03 +2. IQ：誓十口 + 1,8696+03 + I .636+03 + 1.402e+Q3 + l.lb8e+OJ + D.J46e1-02 + 7+010ed。2 I 4.67* + 0? +7 338P+D? + 1.359e-01Word資料S, Mig(Avg; 75%)+ 2.22Be-HD3 + 2 04.2eU3 1 1 856i-03 + l.fi71e03 + 1.485c+03 + 1 JQQp

8、i-03 + 1 114e+03 d9.282e02 1 7 404-02 + 3S/UU2 + 3.714-02 + 1 858p-iJ2 1184 Le 01ODB: Job-l.odb Abaqus/Starktand 6-13-1 HiLj Jun 25 Q0:10i47 GMT+C：00 201優(yōu)化后應(yīng)力分析圖U, Hag nltilde r-e- +1.1625-01 + L066已 01 9 87e 02 8 /lBe-02 T44通 6.78le 02-4角同希-口？ 4-3./5e-02+ 2.W01I 02- 1 舊C 02 十 Q.f)R，白-C3 -0.0004-00優(yōu)化前位移分析圖優(yōu)化后位移分析圖從優(yōu)化前后的應(yīng)力分析圖和位移分析圖中，可以看出優(yōu)化前，應(yīng)力分布幅值為2.804x10八3,優(yōu)化后應(yīng)力分布幅值為 2.228x10八3,而且 應(yīng)力幅值的分布也有所變化，應(yīng)力