ANSYS齿轮接触分析案例

齿轮的接触分析实例分析问题：一对啮合的齿轮在工作时产生接触，分析其接触的位置、面积和接触力的大小。齿轮的接触分析实例1.相关系数•齿顶直径：24•齿底直径：20•齿数：10•厚度：4•密度：7.8E3•弹性模量：2.06E11•摩擦系数：0.1•中心距：44齿轮的接触分析实例2.建立模型2.1设定分析作业名和标题（1）从菜单中选择FileChangeJobname，打开“ChangeJobname”命令，修改文件名。自定义新的文件名为“gearscontact”，单击【OK】按钮，完成文件名的修改。齿轮的接触分析实例（2）从实用菜单中选择FileChangeDirectory,打开“ChangeDirectory”命令，可以自定义该文件的目标文件夹，单击【确定】按钮。齿轮的接触分析实例（3）从实用菜单中选择FileChangeTitle，打开“ChangeTitle”命令，可以自定义修改文件标题。新的文件标题为“contactanalysisoftwogears”，为本实例的标题名。单击【OK】按钮确定。齿轮的接触分析实例(4)从实用菜单中选择PlotReplot命令，自定义的标题”contactanalysisoftwogears”将显示在窗口左下角。（5）从主菜单中选择Preference命令，在对话框中选择“Structural”复选框，单击【OK】按钮。齿轮的接触分析实例2.2定义单元类型（1）从主菜单中选择PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete,打开“ElementType”对话框，单击【Add】。（2）在下图的列表框中选择“Solid”,“4node182”,单击【OK】。齿轮的接触分析实例(3)在下图的ElementTypes对话框中单击【Options】弹出单元选项对话框，对PLANE182单元进行设置。设置完成后点击【OK】，然后【Close】。齿轮的接触分析实例2.3定义实常数（1）从主菜单中选择PreprocessorRealConstantsAdd/Edit/Delete，打开如下图的“实常数”对话框，点击【Add】,设置实常数单元类型。齿轮的接触分析实例（2）在弹出的对话框中点击【OK】，弹出如下对话框，点击【OK】，在弹出的对话框中将厚度设置为4。设置完毕，点击【OK】。齿轮的接触分析实例设置完毕后，点击【Close】关闭实常数对话框。齿轮的接触分析实例2.4定义材料属性（1）从主菜单中选择PreprocessorMaterialPropsMaterialModels，如下图所示依次双击StructuralLinearElasticIsotropic。齿轮的接触分析实例在弹出的对话框中设置材料的弹性模量EX=2.06E11,泊松比PRXY=0.3。如下图所示。设置完毕后点击【OK】，回到材料属性对话框界面。齿轮的接触分析实例（2）依次双击StructuralDensity，设置材料密度为7.8E3。完毕点击【OK】退出。齿轮的接触分析实例（3）依次双击StructuralFrictionCoefficient，打开材料摩擦系数对话框。如下图，设置摩擦系数为0.1。完毕点击【OK】，并退出材料属性设置对话框。齿轮的接触分析实例2.5建立齿轮面模型(1)将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。（2）定义一个关键点。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立关键点1。如下图，完毕点击【OK】。齿轮的接触分析实例（3）定义一个点作为辅助点。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立辅助点110。如下图，完毕点击【OK】。齿轮的接触分析实例（4）偏移工作平面到给定位置。a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPtoKeypoints+。b.在ANSYS图形窗口选择110号辅助点，点击【OK】。（5）旋转工作平面a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPbyIncrements。b.在“XY,YZ,ZX,ZXAngles”文本框中输入-50,0,0,点击【OK】.齿轮的接触分析实例（6）将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：WorkPlaneChangeActivesCStoWorkingPlane。（7）建立第二个关键点。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立关键点2。如下图，完毕点击【OK】。齿轮的接触分析实例（8）将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。（9）建立其余的辅助点。按照与（3）同样的步骤建立其余的辅助点，设置编号一次为120，130，140，150，160，其坐标依次为（16，43）、（16，46）、（16，49）、（16，52）、（16，55）。齿轮的接触分析实例（10）按照步骤（4），将工作平面平移到第二个辅助点。（11）旋转工作平面。a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPbyIncrements。b.在“XY,YZ,ZX,ZXAngles”文本框中输入3,0,0,点击【OK】。（12）将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：WorkPlaneChangeActivesCStoWorkingPlane。（13）建立第三个关键点。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立关键点3。如下图，完毕点击【OK】。齿轮的接触分析实例（14）重复以上步骤，建立其余的辅助点和关键点：按照（10）-（13）步，分别把工作平面平移到编号为130，140，150，160的辅助点，然后旋转工作平面，旋转角度均为3,0,0，再讲工作平面设为当前坐标系，在工作平面中分别建立编号为4，5，6，7的关键点，其坐标依次为（14.513，0）、（15.351，0）、（16.189，0）、（17.027，0）。建立完毕后的结果如下图所示：齿轮的接触分析实例（15）建立编号为8，9，10的关键点。a.将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。齿轮的接触分析实例b.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。c.建立关键点8。X=24,Y=9.857。完毕点击【Apply】。d.建立关键点9。X=24,Y=13。完毕点击【Apply】。g.建立关键点10。X=20,Y=-5。完毕点击【OK】。建立完毕后的结果如右图所示：齿轮的接触分析实例(16)在柱面坐标系中创建圆弧线。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateLinesStraightLine+。b.分别选择关键点10和1，1和2，2和3，3和4，4和5，5和6，6和7，7和8，8和9，完毕点击【OK】。（17)把齿轮边上的线加起来，使其成为一条线。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansAddLines。b.在图形窗口选择方才建立的齿轮边上的线，在对话框中点击【OK】。齿轮的接触分析实例c.ANSYS提示是否删除原来的线，选择【Delete】，点击【OK】。（18）偏移工作平面到总坐标系的原点：WorkPlaneOffsetWPtoGlobalOrigin。（19）将工作平面与总体坐标系对齐：WorkPlaneAlignWPwithGlobalCartesian。齿轮的接触分析实例(20)将工作平面旋转13°。a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPbyIncrements。b.在“XY,YZ,ZXAngles”文本框中输入13,0,0,点击【OK】。(21)将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：WorkPlaneChangeActivesCStoWorkingPlane。（22）将所有线沿着X-Z面进行镜像（在Y方向）。a.从主菜单中选择PreprocessorModelingReflectLines。b.在对话框中选【PickAll】。c.在弹出的对话框选择X-Z面，在增量中输入1000单击【OK】，选择”Copied”，如下图。镜像结果。齿轮的接触分析实例齿轮的接触分析实例（23）把齿顶上的两条线粘起来。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansGlueLines。b.选择齿顶上的两条线，点击【OK】。（24）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansAddLines。b.选择齿顶上的两条线，点击【OK】。(25)在柱坐标系下复制线。a.将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。齿轮的接触分析实例b.从主菜单选择PreprocessorModelingCopyLines。c.点击【PickAll】。d.在弹出的提示框中按下图输入，点击【OK】。（Fitview）齿轮的接触分析实例（26）把齿底上的所有线粘起来。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansGlueLines。b.分别选择齿底上的两条线，点击【OK】。（27）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansAddLines。b.分别选择齿底上的两条线，点击【OK】。c.把齿底上的所有线加起来。(28)把所有线粘起来。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansGlueLines。齿轮的接触分析实例b.点击【PickAll】。结果如下图：齿轮的接触分析实例（29）用当前定义的所有线生成一个面。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateAreasArbitraryByLines。b.选取所有的线，点击【OK】，结果如下图：齿轮的接触分析实例（30）创建圆面。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateAreasCircleSolidCircle。b.X=0,Y=0,Radius=8，点击【OK】。齿轮的接触分析实例（31）从齿轮面中减去圆面。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansSubtractAreas。b.选择齿轮面作为布尔减的母体，单击【Apply】；选择刚才建立的圆面作为布尔减的对象，单击【OK】，如下图所示。齿轮的接触分析实例(32)在直角坐标系下复制面。a.将当前坐标系设置为总直角坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCartesian。b.从主菜单中选择PreprocessorModelingCopyAreas。c.点击【PickAll】，出现如下对话框，在复制数量中填2，DX=44。如下图所示：齿轮的接触分析实例复制所得结果如下图所示：齿轮的接触分析实例（33）创建局部坐标系。a.从实用菜单中选择WorkPlaneLocalCoordinat