ANSYS workbench齒輪嚙合瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析

ANSYSworkbench齒輪嚙合瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析齒輪傳動(dòng)是機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方式中應(yīng)用最為廣泛的一種，今天給介紹一下如何利用workbench實(shí)現(xiàn)齒輪嚙合的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。有限元分析流程分為3大步、3小步，如下圖所示。今天將以這種方式介紹使用workbench實(shí)現(xiàn)齒輪嚙合的分析流程。圖1有限元分析流程一、前處理1.1幾何模型的構(gòu)建本文幾何模型在SolidWorks中創(chuàng)建，并導(dǎo)入0?！甘?口力中，如圖所示圖2齒輪對(duì)幾何模型1.2材料定義材料選用結(jié)構(gòu)鋼：密度：7850kg/m3，楊氏模量:2.1e11Pa，泊松比:0.31.3有限元模型的構(gòu)建有限元模型的構(gòu)建包括材料賦予、網(wǎng)格劃分以及連接關(guān)系的構(gòu)建1.3.1材料賦予雙擊瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析流程中的M。~01進(jìn)入Mechanical界面，單擊項(xiàng)目樹60。田01?下的兩個(gè)零件，左下角細(xì)節(jié)框中，Material處指派steel材料1.3.2網(wǎng)格劃分為便于分析及收斂，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的控制：首先在左側(cè)項(xiàng)目樹吊05卜處插入一個(gè)method,選中兩個(gè)齒輪，劃分方法為MultiZone；然后插入兩個(gè)Size,對(duì)幾個(gè)參與嚙合的齒面進(jìn)行尺寸控制，得到了如圖所示的網(wǎng)格模型。圖3網(wǎng)格模型1.3.3連接關(guān)系的構(gòu)建連接關(guān)系包括兩部分：接觸和運(yùn)動(dòng)副,運(yùn)動(dòng)副可以實(shí)現(xiàn)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng),接觸可以實(shí)現(xiàn)齒輪的傳力。由于workbench會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建向鄰近位置之間的接觸，但默認(rèn)接觸為綁定接觸，不符合實(shí)際情況,故直接刪除,后續(xù)手動(dòng)創(chuàng)建相應(yīng)接觸。首先在左側(cè)項(xiàng)目樹Connections下插入一^個(gè)Frictionalcontact，接觸面選擇其中一^個(gè)齒輪參與接觸的幾個(gè)齒面,目標(biāo)面選擇另一個(gè)齒輪參與接觸的幾個(gè)齒面。摩擦系數(shù)為0.15,NormalStiffness為1，UpdateStiffness為Eachiteration，TimeStepControls為AutomaticBisection。由于模型初始間隙較大，故可將InterfaceTreatment設(shè)置為AdjusttoTouch。Fir±orul?口乜rCffe1To^uiE療fcfiad:I#*同-gur.H.卬JTo圖4接觸設(shè)置然后在左側(cè)項(xiàng)目樹Connections下插入兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(Revolute-BodytoGround)，其中一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副中Mobile的區(qū)域選擇為主動(dòng)輪的內(nèi)孔面，另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副中Mobile的區(qū)域選擇為從動(dòng)輪的內(nèi)孔面。二、求解2.1載荷步的設(shè)置單擊Transient下的AnalysisSettings，將載荷步控制中DefineBy設(shè)置為Substeps，initialsubsteps為50，MinimumSubsteps為50，MaximumSubsteps為350。同時(shí)需要注意，將大變形開關(guān)打開。

2.2載荷設(shè)置添加Loads->JointLoad,為主動(dòng)輪與地面的運(yùn)動(dòng)副添加Rotation載荷，載荷大小為0-30°；添加Loads->JointLoad，為從動(dòng)輪與地面的運(yùn)動(dòng)副添加Moment載荷，載荷大小StepsTime[s]|1D.11.StepsTime[s]|1D.11.1圖6從動(dòng)輪負(fù)載轉(zhuǎn)矩StepsTim-e[s]pRotaticn□I11□0211.30.圖5主動(dòng)輪角位移載荷4Moment[N-rrim]1.e+'J05圖7載荷設(shè)置2.3約束設(shè)置由于本文以添加運(yùn)動(dòng)副，運(yùn)動(dòng)副已為模型添加必要的約束，因此此處不需要在添加約束。三、后處理3.1位移結(jié)果圖8位移云圖圖8位移云圖3.2應(yīng)力結(jié)果圖9應(yīng)力云圖3.3從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速曲線右擊solu