基于ANSYS的齿轮仿真分析

基于ANSYS/LS 2DY NA 的直齿锥齿轮动力学接触仿真分析高　翔,程建平(江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江　212013)摘要:针对直齿锥齿轮疲劳破坏中出现儿率最高的齿面接触疲劳强度问题,在UG 中建立齿轮几何模型,利用ANSYS/LS 2DY NA 对齿轮进行动力学接触仿真分析,计算了齿轮副在啮合过程中齿面接触应力、应变的变化情况及两对轮齿同时接触过程中接触压力的分布情况。

关键词:直齿锥齿轮;AN S YS /LS 2D Y NA;动力学;接触仿真分析中图分类号:TH132.421 文献标识码:A 文章编号:1006-0006(2008)02-0050-02Dynam ic Contact Emulate Analysis of Bevel Gear with ANSYS/LS 2DY NAGAO X iang,CHEN G J ian 2ping(School of Aut omotive and Traffic Engineering,J iangsu University,Zhenjiang 212013,China )Ab s tra c t:Geometrical model of a bevel gear is established and bevel gear dyna m ic emulati on analysis is operatedwith ANSYS/LS 2DY NA s oft w are f or that the fatigue failure p r obability of bevel gear is the highest in t ooth surfaces contact fatigue resistance .The contact stress and def or mati on during the meshing p r ocess are calculated .And the distributi on of contact f orce is calculated when t w o pairs of teeth contact si m ultaneously .Key wo rd s:Bevel gear;ANSYS/LS 2DY NA;Dyna m ic;Contact si m ulati on analysis 由于车用齿轮的传动比和传递功率大,加工难度与成本都相当高,所以如何提高车用齿轮的传动性能与使用寿命,近年来一直深受社会各界的广泛关注。

基于Ansys的齿轮仿真分析吕纯洁【摘要】文章利用Ansys软件对齿轮齿根弯曲应力进行有限元仿真分析,与理论结果做比较,从网格类型、网格精度、加载方式等方面寻求最佳模型,为齿轮的优化设计和可靠性设计奠定了坚实的基础.【期刊名称】《焦作大学学报》【年(卷),期】2010(024)004【总页数】3页(P100-102)【关键词】有限元分析;齿根弯曲应力;应力云图【作者】吕纯洁【作者单位】洛阳理工学院机械工程系,河南,洛阳,471023【正文语种】中文【中图分类】TH132.41齿轮是机械中最重要的零件之一，其形状比较复杂，传统上一般以安全系数、许用应力为基础进行设计，带有很大的近似性。

计算结果无法外推到复杂载荷状况下，缺乏真实的应力应变分布规律，不能进行结构优化设计。

有限元法(FEM)是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法，在机械方面的应用极为广泛。

以齿轮分析为例，近年来建立的齿轮有限元模型更加接近客观实体，为全面准确地模拟齿轮应力应变规律提供了更为可信的基础。

从模型的空间形态上看，三维齿轮模型逐渐取代二维模型，全面直观地反映客观实际;从模型的材料性质上看，材料参数得到细化，涵盖了齿轮弹性和塑性变形特性;从分析过程看，在静态过程基础上深化齿轮动态过程(瞬态、冲击、碰撞等)，为复杂工况的模拟提供了可能［1］。

伴随着计算机硬件的飞速发展与各类有限元应用软件的持续改进，有限元法模拟仿真的精确度、准确度与计算速度不断获得提高。

Ansys软件是大型通用有限元分析软件，能够进行结构、热、声、流体及电磁场等学科的研究。

在利用 Ansys软件对齿轮做仿真分析的过程中，模型形态、网格类型、网格精度和加载方式等因素均对分析结果有影响。

本文以齿轮的齿根弯曲应力为例，结合理论结果，通过对比分析，寻求齿轮仿真分析的最佳模型。

为分析方便，选取整体式直齿圆柱齿轮。

齿轮齿数Z=20，模数m=40mm，分度圆直径d=80mm，齿宽b=30mm，内孔径d0=30mm。

基于ANSYS软件的齿轮疲劳有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对齿轮的疲劳进行分析,计算出齿轮的最大寿命。

然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为齿轮的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。

二、问题分析如下图所示为某齿轮三维模型，参考图示形状，自定义尺寸，并建立一对啮合齿，施加50N*M扭矩进行齿轮接触分析，随后进行疲劳分析，分析齿轮寿命，材料为40Cr。

图1 齿轮三、有限元建模寿命分析之前需要进行强度分析，在Windows“开始”菜单中执行ANSYS—Workbench 命令。

创建项目A，进行静力学分析，双击左侧的static structure即可图 2 强度分析项目如图 3所示，40Cr材料的杨氏模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3，密度7800kg/m3，两对齿轮的材料一致。

图 3 材料定义双击Geometry进入几何模型建立模块，进行几何建模。

只需要建立齿轮的端面然后拉伸即可，另一对齿轮采用该齿轮进行对称偏移获取，首先建立齿轮端面草绘，为保证结构对称，只建立一半截面，如下图所示：拉伸截面，并对称建立整个单齿，如下所示：同理建立另一齿轮，最终模型如下所示进入Workbench进行材料设置，其中齿轮分别设置材料为结构钢。

进行网格划分，设置网格尺寸为2mm，最终有限元网格模型如下图所示：图7 网格设置图8 网格模型模拟实际情况，从动齿内圈固定，主动齿施加扭矩，如下图所示图9 载荷约束四、有限元计算结果（1）位移变化，如图12所示，结果最大变形为0.2mm，图12 位移云图（2）等效应力计算结果，如图3所示，最大等效应力为467.4MPa图13 等效应力云图添加Fatigue tool进行疲劳分析，Fatigue设置如下寿命云图如下所示，应力最大区域，寿命最小，该齿轮最多可以使用14794次，此后便会发生裂纹破坏。

基于ANSYS的齿轮静强度有限元分析0 引言作为工业领域中不可或缺的配件,齿轮在汽车、航空、冶金、矿山等行业的应用越来越广泛。

齿轮在工作过程中，主要起到啮合传递作用，同时齿轮也承受各种载荷，齿轮的强度对整个传动系统有着至关重要的影响，如果齿轮强度设计不当，在工作过程中齿轮失效会导致整个传动系统无法正常工作，甚至会引起其他部件的连锁失效，同时由于齿轮长时间处于交变荷载或冲击荷载的作用,因而对于其变形和强度的分析显得尤为重要。

有限单元法是利用电子计算机进行数值模拟分析的方法,ANSYS 软件作为一个功能强大、应用广泛的有限元分析软件,不仅有几何建模的模块,而且也支持其他主流三维建模软件,目前在工程技术领域中的应用十分广泛,其有限元计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据。

在数学中，有限元法（FEM，Finite Element Method）是一种为求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术。

求解时对整个问题区域进行分解，每个子区域都成为简单的，这种简单部分就称作有限元。

它通过变分方法，使得误差函数达到最小值并产生稳定解。

类比于连接多段微小直线逼近圆的思想，有限元法包含了一切可能的方法，这些方法将许多被称为有限元的小区域上的简单方程联系起来，并用其去估计更大区域上的复杂方程。

它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。

这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。

由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。

它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

ANSYS分析齿轮报告引言本报告旨在使用ANSYS软件对齿轮进行分析，并对分析结果进行详细讨论。

齿轮是机械传动中常用的元件，其主要功能是将动力从一个轴传递到另一个轴。

在设计和制造过程中，通过分析齿轮的性能和行为，可以有效提高其可靠性和工作效率。

分析目标本次分析的目标是评估齿轮的强度和变形情况。

通过ANSYS软件的力学分析功能，我们将使用有限元方法来模拟齿轮的工作过程，包括载荷、应力和变形等方面的分析。

模型建立在进行分析前，首先需要建立齿轮的三维模型。

我们选择使用ANSYS提供的建模工具，根据实际参数和几何形状进行建模。

在建模过程中，我们需要确定齿轮的模量、模数、齿数等参数，并考虑到齿轮的几何特征，如齿侧间隙、齿顶高度等。

材料属性齿轮的材料属性对其性能至关重要。

根据实际需求，我们选择了一种合适的材料，并在ANSYS中设置其材料属性。

常见的齿轮材料包括钢、铸铁等，其材料参数如弹性模量、泊松比等需要根据实际情况进行设置。

载荷设定在齿轮的工作过程中，承受的载荷是十分重要的。

在ANSYS中，我们可以通过施加力、扭矩或压力等载荷方式来模拟齿轮的实际工作情况。

合理的载荷设定可以更准确地分析齿轮的受力情况。

分析过程在进行齿轮的分析过程中，主要涉及到强度分析和变形分析两个方面。

强度分析强度分析是齿轮设计中重要的一部分。

在ANSYS中，我们可以使用有限元分析方法来计算齿轮的应力分布和疲劳强度。

通过合理的载荷设定和材料属性设置，可以得到齿轮在工作过程中的最大应力和应力分布情况。

变形分析变形分析是评估齿轮变形情况的重要手段。

在ANSYS中，我们可以通过施加约束和载荷来模拟齿轮的变形行为。

通过分析齿轮的变形情况，可以判断其运动精度和工作可靠性。

分析结果根据ANSYS的分析结果，我们得到了齿轮的应力分布图和变形图。

通过对结果的分析，我们可以得出以下结论：1.齿轮的应力集中区域主要集中在齿根和齿顶部分，这可能导致齿轮在高载荷下的疲劳破坏。

本科毕业设计论文题目：基于ansys的齿轮应力有限元分析学生：所在院系：机电学院所学专业：机电技术教育导师：完成时间：摘要本文主要分析了在ansys中齿轮参数化建模的过程。

通过修改参数文件中的齿轮相关参数，利用APDL语言在ANSYＳ软件中自动建立齿轮的渐开线。

再利用图形界面操作模式，通过一系列的镜像、旋转等命令，生成两个相互啮合的大小齿轮。

运用有限元分析软件ANSYS对齿轮齿根应力和齿轮接触应力进行分析计算,得出两个大小齿轮的接触应力分布云图。

通过与理论分析结果的比较,验证了ANSYS在齿轮计算中的有效性和准确性。

关键词:ANSYS,APDL，有限元分析,渐开线，接触应力。

Modeling and Finite Element Analysis of InvoluteSpur Gear Based on ANSYSAbstractWe have mainly analyzed spur gear parametrization modelling process in the ansys software. using the APDL language through revises the gear related parameter in the parameter document,we establishesgear's involute automatically in the ANSYS software.Then, using the graphical interface operator schema, through a series of orders ,mirror images, revolving and so on, we produce the big and small gear which two mesh mutually. Carring on the stress analysis of the gearby using the finite element analysis software-- ANSYS, we obtain two big and small gear's contact stress distribution cloud charts. through with the theoretical analysis result's comparison,we explain ANSYS in the gear computation validity and the accuracy.Keywords:ANSYS; APDL;finite element analysis;involute line;contact stress目录1绪论52齿轮仿真分析方法63齿轮实体模型的建立方法63.1直齿轮建模要求描述73.2渐开线的生成原理73.3创建渐开线曲线73.4齿根过渡曲线生成原理93.5创建齿廓特征104齿轮接触应力分析124.1模型网格划分124.2创建接触对144.3施加边界条件和载荷154.4求解164.5计算结果分析174.5．1仿真计算分析174.5.2理论分析175齿根弯曲应力分析175.1建立齿轮模型175.2划分网格185.3施加载荷和约束185.4求解185.5仿真分析与理论结果对比19 6结论19参考文献21附录22[1]大齿轮渐开线生成的命令流22[2]大小齿轮的基本参数表23辞241绪论齿轮是机械中广泛应用的传动零件之一，形式很多，应用广泛。

基于 A NSY S/ LS - D Y NA 的齿轮传动冲击特性仿真分析张发民( 北京理工大学 机械与车辆学院 , 北京 100081)摘要 以连续介质波动理论为基础 ,使用 ANSY S/ LS - DY NA 有限元动力学仿真软件 ,建立了一对齿 轮传动的冲击特性仿真模型 ,得到了在不同加载 、初始条件下 ,参与啮合的每个轮齿齿面动载荷和齿轮啮 合力随时间变化的曲线 ,以及被动齿轮的转速动态响应曲线 ,从而为齿轮的强度分析提供了可靠依据 。

关键词 齿轮传动 冲击 有限元方法Simulation A nalysis of G ear T ransmissi on Imp act Ch aracteristicb a s e d on ANSYA/ LS - DY NAZhang Famin( School of Mechanical & V ehicle Engi neeri ng ,Be ijing I nstitute of Technology ,Beijing 100081 ,China )Abstract The sim ulati on m odel of gear transm issi on im pact characteristic is established by using the ANSY S/ LS - D Y NA software based on the continuous medium ware theory. The curves of the meshing force and dynamic l oad be 2 tween gear tooth surface changing with tim e , and the dynamic response curve of driven gear rotati onal speed curve un 2 der different l oad and initial conditi ons are acquired. The reliable basis for gear strength analysis is provided.K ey w or d s G ear transm issi onIm pactFE M学问题 ,同样也非常适用于齿轮动态啮合特性的数值仿真研究 。