发布时间 : 星期日 文章基于ANSYS的齿轮静力学分析及模态分析毕业设计论文更新完毕开始阅读
齿轮模态的有限元分析
1NODAL SOLUTIONSUB =1FREQ=1825USUM (AVG)RSYS=0DMX =7.436SMX =7.436MX1NODAL SOLUTIONJUN 4 201116:53:01SUB =1FREQ=1825USUM (AVG)RSYS=0DMX =7.436SMX =7.436MXJUN 4 201116:53:20ZYXMNZYXMN01.6533.3054.9586.61.8262572.4794.1315.7847.436MODAL ANASYS OF A GEAR 101.6533.3054.9586.61.8262572.4794.1315.7847.436MODAL ANASYS OF A GEAR 图5-7 一阶振型图 图5-8 二阶振型图
1NODAL SOLUTIONSUB =1FREQ=1825USUM (AVG)RSYS=0DMX =7.436SMX =7.436MXNODAL SOLUTIONJUN 4 201116:53:41SUB =1FREQ=1825USUM (AVG)RSYS=0DMX =7.436SMX =7.436MXJUN 4 201116:53:51ZYXMNZYXMN01.6533.3054.9586.61.8262572.4794.1315.7847.436MODAL ANASYS OF A GEAR 101.6533.3054.9586.61.8262572.4794.1315.7847.436MODAL ANASYS OF A GEAR 图5-9 三阶振型图 图5-10 四阶振型图
1NODAL SOLUTIONSUB =1FREQ=1825USUM (AVG)RSYS=0DMX =7.436SMX =7.436MXNODAL SOLUTIONJUN 4 201116:54:04SUB =1FREQ=1825USUM (AVG)RSYS=0DMX =7.436SMX =7.436MXJUN 4 201116:54:17ZYXMNZYXMN1.6533.3054.9586.61.8262572.4794.1315.7847.436MODAL ANASYS OF A GEAR 0 1.6533.3054.9586.61.8262572.4794.1315.7847.436MODAL ANASYS OF A GEAR 0 图5-11五阶振型图 图5-12六阶振型图
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基于ANSYS的齿轮模态分析
1NODAL SOLUTIONSUB =1FREQ=1825USUM (AVG)RSYS=0DMX =7.436SMX =7.436MX1NODAL SOLUTIONJUN 4 201116:54:29SUB =1FREQ=1825USUM (AVG)RSYS=0DMX =7.436SMX =7.436MXJUN 4 201116:54:39ZYXMNZYXMN01.6533.3054.9586.61.8262572.4794.1315.7847.436MODAL ANASYS OF A GEAR 图5-13七阶振型图 图5-14 八阶振型图
1NODAL SOLUTIONJUN 4 201116:54:5001.6533.3054.9586.61.8262572.4794.1315.7847.436MODAL ANASYS OF A GEAR 1NODAL SOLUTIONSUB =1FREQ=1825USUM (AVG)RSYS=0DMX =7.436SMX =7.436MXSUB =1FREQ=1825USUM (AVG)RSYS=0DMX =7.436SMX =7.436MXJUN 4 201116:55:01ZYXMNZYXMN01.6533.3054.9586.61.8262572.4794.1315.7847.436MODAL ANASYS OF A GEAR 1.6533.3054.9586.61.8262572.4794.1315.7847.436MODAL ANASYS OF A GEAR 0图5-15九阶振型图 图5-16十阶振型图
通过分析总结，将齿轮的低阶固有振型归纳如下[27]：
1）对折振：包括一阶对折振、二阶对折振、?。主要表现为轴向出现规则波浪振型，在端面上为规则多边形振型，综合起来为结构扭曲型的对折振。
2）扭振：轴向基本无振动，在各端面上表现为相对扭转振动。 3）伞型振：轴向的振动表现为收缩成伞状振型。
4）径向振：包括一阶径向振、二阶径向振、?。主要表现为齿轮沿径向伸缩，端面出现多边形振型，轴向基本无振动。
5）圆周振：轴向基本无振动，在端面上为圆周方向的振动。
6）弯曲振：包括一阶弯曲振、二阶弯曲振、?。主要表现为轮齿的弯曲振动。 从各阶主振型图可以看出，对折振是齿轮副的主要振动形式。对折振主要表现为轴向出现波浪振型，在端面为多边形振型，包括一阶对折振、二阶对折振、三阶对折振等。
为了避免系统发生共振，应当使激振力的频率与系统的固有频率错开。主要采用两种方法[28]：一是调整齿轮的固有振动频率使其共振转速离开齿轮的工作转速，调频的方法是在齿轮的某一部位增加或减少质量以改变要调振型的模态刚度和模态质量，改变该
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第六章 全文总结与展望
振型的固有频率；二是降低齿轮的激振力。
第六章 全文总结与展望
6.1 全文总结
本文首先通过ANSYS对齿轮进行静强度分析，齿轮的静强度分析包括轮齿的接触强度分析和齿根弯曲强度分析。在静强度分析之后再对齿轮进行模态分析，为以后齿轮的瞬态动力学分析做准备。
对于齿根弯曲强度分析，利用ANSYS静力学线性分析的方法，在建立有限元模型后，施加合理的约束和载荷，经求解可得轮齿的弯曲应力分布。
对于轮齿的接触应力分析，利用ANSYS静力学非线性分析的方法，在建立有限元模型后，设置合理的接触对，再施加合理的约束和载荷，经非线性求解可得轮齿的接触应力分布情况。
模态分析是其它动力学分析的起点，对系统的动态响应、动载荷的产生与传递以及系统振动的形式等都具有重要的影响。对于齿轮的模态分析，ANSYS按照线性求解的方法，在建立有限元模型后，对齿轮施加合理的约束，并将振型扩展到前10阶。求解后可得前十阶的固有频率和固有振型。
通过本次论文，使我了解了ANSYS的相关知识，并对其结构分析模块的静力学分析，接触分析和模态分析进行了深入了解。ANSYS能方便我们对设计的结构进行有限元分析，能够提高我们设计的效率和精确性。
但是ANSYS和一般的软件有所区别，如果只知道其基本操作，而缺乏材料力学，理论力学的相关知识的话还是无法对所设计的结构进行准确的分析。
ANSYS中单元属性的选择，网格的划分方法，以及求解选项的设置，求解器的选择都会影响计算的结果和精度。因此，不同的人用ANSYS分析同一个设计结构得到的结果可能不同。要想提高分析的精度，这就要求我们对ANSYS中各参数做出合适的设置。 6.2 本文分析方法的优点
1、本文是利用ANSYS有限元分析的方法对齿轮的轮齿接触强度分析和齿根弯曲强度进行了分析。与传统方法相比，提高了分析的效率和精度。
2、ANSYS分析通过创建轮齿之间的接触对来分析齿轮的接触应力分布，与传统方法相比，其应力值明显小，说明传统方法存在一定的裕度，用ANSYS进行轮齿接触应力分析可以避免浪费。
3、本文基于考虑ANSYS三维建模方面的功能不强，很难对齿轮进行三维实体建模，故将三维实体造型是在pro/e中完成。本文的分析中集合了pro/e中强大的的建模功能和ANSYS中强大的分析功能。
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基于ANSYS的齿轮模态分析
4、齿轮的模态分析用传统的有限元笔算方法，加大了劳动强度，而且无法保证精度。通过ANSYS分析齿轮的模态不但提高了精度和效率，而且还能够动画显示振型，从而更加直观。
6.3 本文缺陷及今后改进的方向
1、本文虽然利用ANSYS静力学分析得到了齿轮的齿根弯曲强度的结果，但是分析时认为载荷加在齿顶圆时为最危险的情况，故分析的结果为齿轮的某一瞬时情况。
2、利用ANSYS求解轮齿接触强度时要设置接触对，在设置接触对时要设置各类参数，由于时间的限制，本文取的参数不一定是最优的。
3、在齿轮模态分析中求解器的选择和各参数的选择会影响精度，由于时间的限制，本文选择的不一定是最优的。
4、网格的划分，采用不同的网格划分方式并加密，可以有效提高求解精度因为本人使用的计算机性能局限，本文选择的是自由划分，网格数有限，故精度有限。
由以上缺陷可知，今后可以着重从网格的划分，各参数的设置，求解器的选择，算法的选择方面着手，可以提高求解的精度。
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