基于ANSYS WORKBENCH的斜齿圆柱齿轮的模态分析

2016-10-22 by:CAE仿真在线来源:互联网

【问题描述】

一个斜齿圆柱齿轮安装在轴上,其周向通过一个普通平键与轴固定,而其轴向一边与轴肩靠齐,另外一个端面则通过套筒固定。现在要对该齿轮做模态分析。

【问题分析】

1.该圆柱齿轮已经用三维建模软件创建好,可以直接导入。从而省略了建模的步骤。

2.由于齿轮形状不规则,采用自由网格划分,使用四面体单元。

3.齿轮内孔使用无摩擦的支撑方式固定。

4.齿轮键槽的一个工作面使用无摩擦的支撑方式固定。

5.齿轮与轴肩和套筒连接处,其轴向位移为零,使用无摩擦的支撑方式固定。但是前提是,先需要在DM中切割出这一块接触面积。

6.做普通的模态分析。

【求解步骤】

1. 打开ANSYS WOKRBNCH14.5

2.创建模态分析系统。

3.导入齿轮的三维模型(如果没有,随便用哪个三维软件自动生成一个)。

导入已经创建好的斜齿轮三维模型。

然后双击geometry打开该齿轮,进入DM,其三维结构如下图。

4.创建端面处的接触面。

在XOY面内创建一个圆,该圆的直径为30mm。其大小取决于该齿轮两边的轴肩或套筒的外径。

使用Extrude功能,拉伸该圆,并在其细节视图中设置如下

则切除后模型如下图

现在模型被分成了两个部分。

下面将这两个部分形成为一个多体零件。

则可以确保这两个部分是连接在一起,共享边界节点的。

这样做的目的,是为了给出两端面的连接面,以便于后面的施加边界条件。

退出DM.

5.划分网格。

双击MODEL进入到MECHANICAL中。

自由划分网格如下图

6.施加边界条件。

内孔表面设置无摩擦的支撑。

键槽一侧面设置无摩擦的支撑。

两端面内圆环设置无摩擦的支撑。

7.设置提取模态的阶数。

提取5阶模态,不考虑阻尼。

8.分析。

9.后处理。

计算完毕,得到结果如下图

结果与经典界面得到的结果类似,但是操作要方便很多。

查看各阶模态的振型

第一阶:扭转模态,围绕轴线而旋转。

第二阶:弯曲模态。在截面内向键槽方向弯曲。

第三阶:弯曲模态。在截面内向与键槽垂直的方向弯曲。

第四阶:弯曲模态。向面外弯曲。

第五阶:弯曲模态:向面外弯曲。