基于ANSYS WORKBENCH的斜齒圓柱齒輪的模態(tài)分析

2016-10-22 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

【問題描述】

一個(gè)斜齒圓柱齒輪安裝在軸上,其周向通過一個(gè)普通平鍵與軸固定,而其軸向一邊與軸肩靠齊,另外一個(gè)端面則通過套筒固定。現(xiàn)在要對(duì)該齒輪做模態(tài)分析。

【問題分析】

1.該圓柱齒輪已經(jīng)用三維建模軟件創(chuàng)建好,可以直接導(dǎo)入。從而省略了建模的步驟。

2.由于齒輪形狀不規(guī)則,采用自由網(wǎng)格劃分,使用四面體單元。

3.齒輪內(nèi)孔使用無(wú)摩擦的支撐方式固定。

4.齒輪鍵槽的一個(gè)工作面使用無(wú)摩擦的支撐方式固定。

5.齒輪與軸肩和套筒連接處,其軸向位移為零,使用無(wú)摩擦的支撐方式固定。但是前提是,先需要在DM中切割出這一塊接觸面積。

6.做普通的模態(tài)分析。

【求解步驟】

1. 打開ANSYS WOKRBNCH14.5

2.創(chuàng)建模態(tài)分析系統(tǒng)。

3.導(dǎo)入齒輪的三維模型(如果沒有,隨便用哪個(gè)三維軟件自動(dòng)生成一個(gè))。

導(dǎo)入已經(jīng)創(chuàng)建好的斜齒輪三維模型。

然后雙擊geometry打開該齒輪,進(jìn)入DM,其三維結(jié)構(gòu)如下圖。

4.創(chuàng)建端面處的接觸面。

在XOY面內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)圓,該圓的直徑為30mm。其大小取決于該齒輪兩邊的軸肩或套筒的外徑。

使用Extrude功能,拉伸該圓,并在其細(xì)節(jié)視圖中設(shè)置如下

則切除后模型如下圖

現(xiàn)在模型被分成了兩個(gè)部分。

下面將這兩個(gè)部分形成為一個(gè)多體零件。

則可以確保這兩個(gè)部分是連接在一起,共享邊界節(jié)點(diǎn)的。

這樣做的目的,是為了給出兩端面的連接面,以便于后面的施加邊界條件。

退出DM.

5.劃分網(wǎng)格。

雙擊MODEL進(jìn)入到MECHANICAL中。

自由劃分網(wǎng)格如下圖

6.施加邊界條件。

內(nèi)孔表面設(shè)置無(wú)摩擦的支撐。

鍵槽一側(cè)面設(shè)置無(wú)摩擦的支撐。

兩端面內(nèi)圓環(huán)設(shè)置無(wú)摩擦的支撐。

7.設(shè)置提取模態(tài)的階數(shù)。

提取5階模態(tài),不考慮阻尼。

8.分析。

9.后處理。

計(jì)算完畢,得到結(jié)果如下圖

結(jié)果與經(jīng)典界面得到的結(jié)果類似,但是操作要方便很多。

查看各階模態(tài)的振型

第一階:扭轉(zhuǎn)模態(tài),圍繞軸線而旋轉(zhuǎn)。

第二階:彎曲模態(tài)。在截面內(nèi)向鍵槽方向彎曲。

第三階:彎曲模態(tài)。在截面內(nèi)向與鍵槽垂直的方向彎曲。

第四階:彎曲模態(tài)。向面外彎曲。

第五階:彎曲模態(tài):向面外彎曲。