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·18· 设计与研究 机械 2010年第12期 总第37卷———————————————收稿日期：2010－09－09基于UG 技术的采棉机变速箱体的模态分析胡赟，熊小勇，肖斌有（贵州大学 机械工程学院，贵州 贵阳 550003）摘要：为优化采棉机变速箱体的振动特性，首先建立起一简化力学模型，并由力和力矩的平衡方程推导出采棉机变速箱体的振动微分方程；借助UG 平台，通过对三维模型进行整体分析，理想化模型后去掉细小特征，网格划分后得到有限元模型，载荷施加、约束确定后得到仿真模型，最终求解得到变速箱体的模态参数和振型云图；最后通过对仿真结果的分析，阐述了变速箱体的薄弱结构以及不同频率对变速箱体振动变形的影响，为箱体的动力学优化提供了理论依据。
关键词：变速箱体；振动微分方程；模态分析中图分类号：TP391.77 文献标识码：A 文章编号：1006－0316 (2010) 12－0018－03Modal analysis for the gearbox casing of cotton picker based on UG technologyHU Yun ，XIONG Xiao-yong ，XIAO Bin-you(Mechanical engineering college, Guizhou University, Guiyang 550003, China)Abstract ：In order to optimize the vibration performance for the gearbox casing of cotton picker, it firstly establish a simplified mechanical model ,and the oscillatory differential equation was deduced by the force and moment balance equation; Under the UG platform, by overall analysis of 3d model , the tiny characteristic was removed after idealizing the model, the finite element model was obtained after meshing, the simulation model was obtained after imposing the load and constraints, it finally got the modal parameters and strikeout image by solving; The weak structure of gearbox casing and the influence for the gearbox casing deformation vibration by different frequency was elaborated in this paper, it can also provides Theoretical Basis for Dynamics Optimization of gearbox casing.Key words ：gearbox casing ；oscillatory differential equation ；model analysis采棉机的变速箱体在采棉头组件中具有极为重要的地位，其动态特性可以影响采棉头的工作稳定性以及动力传动的平衡性。
1 齿轮箱结构建模借助有限元分析软件HyperMesh，可以更好地分析零部件的有限元结构。
本文研究对象是高速动车组齿轮箱，结构如图1所示。
图1 齿轮箱结构图2 几何模型简化有限元分析是一个近似求解的过程。
有限元结构分析前的简化模型非常重要，所以在保证拥有足够的反映实际结构力学的情况下，做一定的模型简化至关重要。
计算模型一定要考虑3方面问题：（1）在结构几何图形确定为同一个设计结构的前提下，设计时由于阶段的不同，它也可以不同；（2）结构对称性应该利用结构和载荷的对称性；（3）当结构的几何图形确定后且考虑了结构的对称性后，可以进行结构的离散化处理。
3 建立中面模型在midsurface面板可以实现中面的提取。
本研究中具体的画中面过程如下：（1）单看其中的一个零件，在Geom用midsurface对其抽取中性面，抽中面时要选中零件的左右面，抽好中面后建立一个新的分组，将抽好的中性面移动到组内；（2）依次对所有零件抽完中面后，要对终面进行几何处理，并检查线的颜色是否符合实际；（3）几何处理好后要进行分组，按材料和厚度将抽好的中面重新分组，量取实体确定厚度；（4）中面画完要进行检查。
4 中面分组对于建好的中面，按厚度进行分组。
使用Geom面板中的distance命令测量车体实体模型各面的厚度，然后按厚度分组。
此步骤是为了以后进行附属性时方便观看，不致于厚度混乱而导致附属性出错。
5 网格划分的基本介绍网格划分的多少、疏密与分析问题的不同有密切关系，研究中网格大小采用5，有些地方由于形状结构的问题可能略有不同。
6 划分网格的原则（1）要适当确定结点与单元数目；（2）关键部位应该尽量用到小单元或者高级次单元；对于应力或者位移变化较为平缓的地方，应尽量用到大单元或者低次单元；对于边界曲折变化的地方、应力集中的地方、应力梯度较大的地方以及重要的部位，单元划分应该较为细致；对于边界较为平直和应力平缓的不重要部位，单元划分可以大一些；这些都不应该影响计算的精度；（3）单元划分应该避免畸形问题；（4）单元与单元之间的过渡应该相对平稳；（5）在结构中对于特殊的界面或者特殊的点，应该划分为网格边界或者节点；（6）自动划分和人工干预结合原则。
基于ANSYS的齿轮仿真分析齿轮是一种常见的机械传动元件，广泛应用于工业生产中的各种机械设备中。
齿轮的工作性能直接影响着整个传动系统的性能和可靠性。
为了确保齿轮的正常工作和延长使用寿命，需要对齿轮进行仿真分析。
本文将介绍基于ANSYS软件的齿轮仿真分析方法和流程。
首先，进行齿轮的几何建模。
使用ANSYS软件中的几何建模工具，根据实际齿轮的参数进行几何建模。
包括齿轮的齿数、模数、齿宽等参数。
建立三维模型后，对齿轮进行网格划分，生成有限元模型。
接下来，进行材料属性的定义。
根据实际齿轮的材料，定义材料属性。
包括弹性模量、泊松比、材料密度等参数。
这些参数将被用于后续的载荷和刚度分析。
然后，进行齿轮的载荷分析。
齿轮在工作过程中受到来自外界的载荷作用，主要包括径向力、切向力和轴向力等。
通过ANSYS中的载荷工具，对齿轮进行载荷加载。
可以根据实际工况设置载荷大小和方向。
进行齿轮的接触分析。
齿轮的接触是齿轮传动中的重要性能指标之一、通过ANSYS中的接触分析工具，可以计算齿轮接触面上的应力分布、接触区域和接触压力等参数。
这些参数对于齿轮的寿命和工作性能有重要影响。
进行齿轮的动力学分析。
齿轮在传动过程中会产生振动和噪声。
通过ANSYS中的动力学分析工具，可以计算齿轮的振动模态、固有频率和振动幅度等参数。
这些参数对于齿轮的运行平稳性和噪声控制有重要意义。
最后，进行疲劳分析。
齿轮在长时间使用过程中，容易出现疲劳破坏。
通过ANSYS中的疲劳分析工具，可以预测齿轮的寿命和疲劳破坏位置。
通过疲劳分析结果，可以调整齿轮的设计参数，提高其工作寿命。
综上所述，基于ANSYS的齿轮仿真分析包括几何建模、材料属性定义、载荷分析、接触分析、动力学分析和疲劳分析等步骤。
通过这些分析，可以评估齿轮的工作性能，指导齿轮的设计和改进。
同时，齿轮仿真分析可以帮助优化整个传动系统的工作性能和可靠性，提高机械设备的制造水平和整体效益。
有限元法分析与建模课程设计报告学院：专业：机械设计制造及其自动化指导教师：学生：学号：摘要有限元分析已经在教学、科研以工程应用中成为重要而又普及的数值分析方法和工具：综合考虑有限元方法的力学分析原理、建模技巧、应用领域、软件平台、事例分析这几个方面。
而本软件含有多种有限元分析的能力，包括性简单的静态分析到复杂的非线性动态分析。
一个典型的ANSYS分析过程可以分为三步：建立模型、加载并求解、查看分析结果。
处于初学期的我们应该强调有限元的实质理解和融会贯通。
关键词：有限元，建立模型，加载并求解，查看分析结果，ANSYS目录目录 (I)第一章引言 (1)1.1有限元法及其基本思想 (1)1.2本文所研究问题定义分析 (1)第二章有限元分析的准备工作 (2)2.1进入ANSYS新建文件 (2)2.2ANSYS偏好设置 (2)2.3设置单元类型 (3)2.4定义材料参数 (4)2.5生成几何模型 (5)2.5.1生成特征点 (5)2.5.2生成球体截面 (6)2.6创建网格 (8)第三章有限元模型的前处理和求解 (11)3.1模型施加约束 (11)3.1.1给水平直边施加约束 (11)3.1.2给竖直边施加约束 (11)3.1.3给内弧施加径向的分布载荷 (12)3.2求解结果 (14)第四章有限元模型的后处理和结果分析 (16)4.1结果显示 (16)4.2退出系统 (18)总结 (20)参考文献 (21)第一章引言1.1有限元法及其基本思想所谓有限元法（FEA），其基本思想是把连续的几何机构离散成有限个单元，并在每一个单元中设定有限个节点，从而将连续体看作仅在节点处相连接的一组单元的集合体，同时选定场函数的节点值作为基本未知量并在每一单元中假设一个近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律，再建立用于求解节点未知量的有限元方程组，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题。
求解得到节点值后就可以通过设定的插值函数确定单元上以至个集合体上的场函数。
齿轮参数化建模及啮合齿轮的有限元分析
解洪江;诸葛晓宇
【期刊名称】《汽车工程师》
【年(卷),期】2013(000)001
【摘要】汽车变速器齿轮的参数化三维实体建模可以实现产品系列化设计,减少重复性工作,缩短研发周期,节约研发成本.文章利用CATIA软件对汽车变速器齿轮三维实体进行建模,然后通过ANSYS软件分析了齿轮接触应力.在CATIA环境中,利用参数化公式精确创建了渐开线圆柱斜齿轮的三维实体模型,并利用ANSYS的数据接口,将CATIA环境下生成的斜齿轮接触几何模型完整且无缝地导入ANSYS软件中,将模型划分网格,对齿轮啮合区进行接触应力分析、求解,计算在载荷和约束作用下的应力值,得出直观的应力云图.分析结果符合齿轮接触受力工况,证明所建模型和载荷施加正确.
【总页数】4页(P33-36)
【作者】解洪江;诸葛晓宇
【作者单位】武汉理工大学汽车工程学院;武汉理工大学汽车工程学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.齿轮参数化建模及啮合齿轮的有限元分析 [J], 解洪江;诸葛晓宇
2.曲线齿面齿轮的参数化建模与时变啮合刚度计算 [J], 户立杰;李清;李鹏林
3.齿轮参数化建模及啮合齿轮的有限元分析 [J], 解洪江;诸葛晓宇;
4.基于CAXA、SolidWorks的齿轮参数化建模及齿轮啮合动态仿真研究 [J], 王莺;
叶菁
5.基于无侧隙啮合方程的角变位齿轮副参数化建模一致性分析 [J], 罗光汉
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Value Engineering• 141 •齿轮有限元分析中的前处理技术FEA's Preprocessing Technology of Gear张金瑶 ZHANG Jin-yao (中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400039)(C hina Coal T echnology E n gine erin g G roup C hongqing Research In s titu te , C hongqing 400039 , C hina )摘要：为了提高齿轮有限元分析的质量和效率，本文对齿轮接触有限元分析中的前处理问题进行了探讨。
基于A n s y s ,文中重点讨论了齿轮网格划分技术和边界条件和载荷的施加技术三个关键性问题。
这些方法对齿轮接触强度以及齿根强度分析具有指 导意义。
A b s tr a c t : In order to raise the e ffic ie n c y and q u a lity o f F in ite E lem en t A n a lysis (F E A ) o f the gear , a research is c a rrie d ou t on the F E A 's preprocessing o f the gears . Based on A nsys software , three key issues are discussed in th is p a per , they are the gear Mesh tech nolog y , load and bo undary co n d itio n s im posed tech nolog y . The m ethods o f present study have very im p o rta n t g u id in g m eaning fo r strength analysis o f gears .关键词院齿轮;前处理;A n sys ;网格划分;边界条件K e y w o rd s : gear ； prepro cessing ； A n s y s ； m esh ； bo unda ry con ditions 中图分类号:T H 132 文献标识码:A 文章编号院1006-4311(2017)09-0141-02〇引言齿轮为机械行业中最为常见的零件，其常见的破坏形 式包括齿根断裂和齿面点蚀（见图1)。
机械设计基础如何进行有限元分析有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA），作为机械设计和结构分析的重要方法之一，可以帮助工程师预测和评估产品在不同负荷和环境条件下的性能及行为。
本文将介绍机械设计基础中进行有限元分析的步骤和技巧，以帮助读者更好地应用有限元分析解决实际问题。
一、概述有限元分析是一种通过模拟真实物体或系统的物理行为来预测其性能的方法。
它将复杂的物体或系统抽象为多个离散的有限元单元，并采用数学方法求解这些单元之间的力学关系和边界条件。
通过计算每个单元的应力、应变和变形，可以得到整个物体或系统的行为特性。
二、有限元分析的步骤1. 确定几何和边界条件：在进行有限元分析之前，首先需要确定物体或系统的几何形状和边界条件。
对于简单的物体，可以使用计算机辅助设计（CAD）软件进行建模；对于复杂的物体或系统，可以通过扫描现有样品或使用三维扫描仪获取数据。
2. 网格划分：将几何模型离散化为多个小单元，即有限元单元。
常见的有限元单元包括三角形、四边形和六面体。
划分网格需要考虑几何形状的复杂性和计算资源的限制，以保证计算结果的准确性和效率。
3. 材料属性和加载条件：为每个有限元单元指定材料属性，例如弹性模量、泊松比和密度。
此外，还需要定义加载条件，如受力的位置和大小、边界条件等。
4. 建立数学模型：通过应用力学原理和有限元方法，建立描述物体或系统行为的数学模型。
这包括定义位移场、应变场和力学方程，并应用适当的数值方法求解。
5. 求解方程：通过数值方法（如有限元方法、有限差分法等），构建刚度矩阵和荷载向量，并求解线性代数方程组。
常用的求解算法包括高斯消元法、雅可比迭代法、共轭梯度法等。
6. 后处理：根据求解的结果，对有限元模型进行后处理。
这包括计算应力和应变的分布、判断结构的安全性和稳定性，并进行结果的可视化和分析。
三、有限元分析的技巧1. 网格优化：为了保证有限元分析的准确性和效率，需要进行网格优化。
