齿轮副如何进行装配导入小齿轮有限元分析析更准确

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-04-16 02:33 标签： 齿轮有限元分析
基于ANSYS的齿轮应力有限元分析_百度文库
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基于ANSYS的齿轮应力有限元分析
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怎样让齿轮齿条装配中的齿轮动起来?
提问时间： 18:49:26
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本文以顶部驱动装置减速箱传动系统中的齿轮为例，介绍了一种基于CAXA的渐开线圆柱斜齿轮以及斜齿轮啮合模型的建立方法。精确的齿轮模型可以使齿轮机构的动态仿真、有限元分析得到更加准确的结果。&br/&&br/& 在CAXA实体设计中生成齿轮的对话框中输入齿轮参数，即可以得到齿轮三维实体，但生成的齿轮都是标准齿轮，并不能生成非标准齿轮。第二种方法是公式法，即应用电子图板中的&绘图&&公式曲线&输入齿廓的渐开线方程。&br/&&br/& 表１：齿轮参数 齿轮 齿数 z 齿宽 B 模数mn 压力角aｎ 齿顶高系数 顶隙系数 变位系数xn 螺旋角 & 小齿轮 18 150 7 20 0.6 0.49 13& 大齿轮 102 150 7 20 0.6 0.558 13& 1.1.1 参数法 首先将小齿轮的法向参数转换成端面参数，然后将相应参数输入到电子图板中绘制齿轮的对话框中，就可以得到相应的齿廓。
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★★★装配体有限元分析
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基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析模拟装配体的本质就是设置零件与零件之间的接触问题。装配体的仿真所面临的问题包括：（1）模型的简化。这一步包含的问题最多。实际的装配体少的有十几个零件，多的有上百个零件。这些零件有的很大，如车门板；有的体积很小，如圆柱销；有的很细长，如密封条；有的很薄且形状极不规则，如车身；有的上面钻满了孔，如连接板；有的上面有很多小突起，如玩具的外壳。在对一个装配体进行分析时，所有的零件都应该包含进来吗？或者我们只分析某几个零件？对于每个零件，我们可以简化吗？如果可以简化，该如何简化？可以删除一些小倒角吗？如果删除了，是否会出现应力集中？是否可以删除小孔，如果删除，是否会刚好使得应力最大的地方被忽略？我们可以用中面来表达板件吗？如果可以，那么，各个中面之间如何连接？在一个杆件板件混合的装配体中，我们可以对杆件进行抽象吗？或者只是用实体模型？如果我们做了简化，那么这种简化对于结果造成了多大的影响，我们可以得到一个大致的误差范围吗？所有这些问题，都需要我们仔细考虑。（2）零件之间的联接。装配体的一个主要特征，就是零件多，而在零件之间发生了关系。我们知道，如果零件之间不能发生相对运动，则直接可以使用绑定的方式来设置接触。如果零件之间可以发生相对运动，则至少可以有两种选择，或者我们用运动副来建模，或者，使用接触来建模。如果使用了运动副，那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响？在运动副的附近，我们所计算的应力其精确度大概有多少？什么时候需要使用接触呢？又应该使用哪一种接触形式呢？（3）材料属性的考虑。在一个复杂的装配体中所有的零件，其材料属性多种多样。我们在初次分析的时候，可以只考虑其线弹性属性。但是对于高温，重载，高速情况下，材料的属性不再局限于线弹性属性。此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料，它是超弹性的吗？是哪一种超弹性的？它发生了塑性变形吗？该使用哪一种塑性模型？它是粘性的吗？它是脆性的吗？它的属性随着温度而改变吗？它发生了蠕变吗？是否存在应力钢化问题？如此众多的零件，对于每一个零件，我们都需要考察其各种各样的力学属性，这真是一个丰富多彩的问题。（4）有限元网格的划分。我们知道，通过WORKBENCH，我们只需要按一个按钮，就可以得到一个粗糙的网格模型。但是如果从HYPERMESH的角度来看，ANSYS自动划分的网格，很多都是不合理的，质量较差而不能使用。那么对于装配体中的每个零件，我们该如何划分网格？对于每一个零件，我们是否要对之进行切割形成规则的几何体后，然后尽量使用六面体网格？如果我们这样做的话，那么单单划分网格这一项，就要消耗我们大量的时间。而且，当这种网格划分完以后，我们还需要反复加密网格，反复计算，直到结果的收敛。就如同减速器这样的一个装配体，稍微粗略的划分网格，都是10万多个节点，如果我们网格划分得细密一些，很容易上百万个节点。这么大量的节点，一般的笔记本和台式机计算起来都很困难。这给我们的仿真工作带来了极大的困扰。这些问题都是前处理中出现的。如何解决这些问题，恐怕要我们广大的CAE工程师和CAE研究人员共同努力，从各个侧面进行研究，得到一些个别的成果，然后在某些时候，再集成起来，得到具有普遍指导意义的方法和结论。ANSYS?WORKBENCH提供的六种接触类型不少朋友提到了关于接触类型的问题，对于如何使用接触类型弄不清楚。为了帮助刚入门的朋友们了解这些接触类型，笔者首先翻译了ANSYS 关于接触类型的帮助，然后对之进行点评。?翻译的部分帮助如下：ANSYS WORKBENCH提供了6种接触类型，这些接触类型大多只对面接触使适用。（1）bonded.使用绑定以后，在接触面或者接触边之间不存在切向的相对滑动或者法向的相对分离。这是缺省的接触类型，适用于所有的接触区域（实体接触，面接触，线接触）。（2）no separation.这与绑定类似。在接触面或者接触线之间不允许发生法向的相对分离，但是允许发生少量的切向无摩擦滑动。（3）frictionless:用于模拟无摩擦的单边接触。所谓单边接触，就是说，一旦两个物体之间出现了分离，则法向力就为零。因此当外力发生改变时，接触面之间可能会分开，也可能会闭合。这种情况下假设摩擦系数为零，即当发生切向相对滑动时，没有摩擦力。（4）rough：与无摩擦接触类型相似。它模拟非常粗糙的接触，保证两个物体之间只是发生静摩擦，而不会发生切向的滑移，从而不会产生滑动摩擦。它相当于在两个物体之间施加了无限大的摩擦系数。（5）frictional:有摩擦的接触。这是最实际的情况，两个接触面之间既可以法向分离，也可以切向滑动。当切向外力大于最大静摩擦力后，发生切向滑动。一旦发生切向滑动后，会在接粗面之间出现滑动摩擦力，该滑动摩擦力要根据正压力和摩擦
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摆线针齿轮传动副的有限元分析
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近期对摆线针轮传动副用ANSYS软件进行了有限元分析：
得到的下面的应力分布图：
输入轴的应力图1.gif (233.81 KB, 下载次数: 1)
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摆线轮的应力图1.gif (324.22 KB, 下载次数: 0)
22:29 上传
针齿壳的应力图1.gif (219.5 KB, 下载次数: 0)
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组件的应力图1.gif (254.61 KB, 下载次数: 1)
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整体的应变图1.gif (245.52 KB, 下载次数: 0)
22:30 上传
在UG中建模后导入ANSYS软件的，在UG中作运动仿真需要的传动图如下：
摆线针轮啮合的过程11718.gif (370.62 KB, 下载次数: 1)
22:31 上传
分析的结果，输入轴上的最大应力要远远小于摆线轮及针齿壳上的应力，这是为什么？
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