基于ANSYS WORKBENCH的斜齒圓柱齒輪的模態分析

2016-10-22 by:CAE仿真在線來源:互聯網

【問題描述】

一個斜齒圓柱齒輪安裝在軸上,其周向通過一個普通平鍵與軸固定,而其軸向一邊與軸肩靠齊,另外一個端面則通過套筒固定。現在要對該齒輪做模態分析。

【問題分析】

1.該圓柱齒輪已經用三維建模軟件創建好,可以直接導入。從而省略了建模的步驟。

2.由于齒輪形狀不規則,采用自由網格劃分,使用四面體單元。

3.齒輪內孔使用無摩擦的支撐方式固定。

4.齒輪鍵槽的一個工作面使用無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.做普通的模態分析。

【求解步驟】

1. 打開ANSYS WOKRBNCH14.5

2.創建模態分析系統。

3.導入齒輪的三維模型(如果沒有,隨便用哪個三維軟件自動生成一個)。

導入已經創建好的斜齒輪三維模型。

然后雙擊geometry打開該齒輪,進入DM,其三維結構如下圖。

4.創建端面處的接觸面。

在XOY面內創建一個圓,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,并在其細節視圖中設置如下

則切除后模型如下圖

現在模型被分成了兩個部分。

下面將這兩個部分形成為一個多體零件。

則可以確保這兩個部分是連接在一起,共享邊界節點的。

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.劃分網格。

雙擊MODEL進入到MECHANICAL中。

自由劃分網格如下圖

6.施加邊界條件。

內孔表面設置無摩擦的支撐。

鍵槽一側面設置無摩擦的支撐。

兩端面內圓環設置無摩擦的支撐。

7.設置提取模態的階數。

提取5階模態,不考慮阻尼。

8.分析。

9.后處理。

計算完畢,得到結果如下圖

結果與經典界面得到的結果類似,但是操作要方便很多。

查看各階模態的振型

第一階:扭轉模態,圍繞軸線而旋轉。

第二階:彎曲模態。在截面內向鍵槽方向彎曲。

第三階:彎曲模態。在截面內向與鍵槽垂直的方向彎曲。

第四階:彎曲模態。向面外彎曲。

第五階:彎曲模態:向面外彎曲。