基于ANSYS的齿轮应力有限元分析.doc

本科毕业设计论文题目：基于ansys的齿轮应力有限元分析学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：机电技术教育导师姓名：完成时间：摘要本文主要分析了在ansys中齿轮参数化建模的过程。通过修改参数文件中的齿轮相关参数利用APDL语言在ANSYＳ软件中自动建立齿轮的渐开线。再利用图形界面操作模式通过一系列的镜像、旋转等命令生成两个相互啮合的大小齿轮。运用有限元分析软件ANSYS对齿轮齿根应力和齿轮接触应力进行分析计算得出两个大小齿轮的接触应力分布云图。通过与理论分析结果的比较验证了ANSYS在齿轮计算中的有效性和准确性。关键词:ANSYSAPDL有限元分析渐开线接触应力。ModelingandFiniteElementAnalysisofInvoluteSpurGearBasedonANSYSAbstractWehavemainlyanalyzedspurgearparametrizationmodellingprocessintheansyssoftware.usingtheAPDLlanguagethroughrevisesthegearrelatedparameterintheparameterdocumentweestablishesgear'sinvoluteautomaticallyintheANSYSsoftware.Thenusingthegraphicalinterfaceoperatorschemathroughaseriesofordersmirrorimagesrevolvingandsoonweproducethebigandsmallgearwhichtwomeshmutually.Carringonthestressanalysisofthegearbyusingthefiniteelementanalysissoftware--ANSYSweobtaintwobigandsmallgear'scontactstressdistributioncloudcharts.throughwiththetheoreticalanalysisresult'scomparisonweexplainANSYSinthegearcomputationvalidityandtheaccuracy.Keywords:ANSYS;APDL;finiteelementanalysis;involuteline;contactstress目录1绪论52齿轮仿真分析方法63齿轮实体模型的建立方法63.1直齿轮建模要求描述73.2渐开线的生成原理73.3创建渐开线曲线73.4齿根过渡曲线生成原理93.5创建齿廓特征104齿轮接触应力分析134.1模型网格划分134.2创建接触对144.3施加边界条件和载荷154.4求解164.5计算结果分析174.5．1仿真计算分析174.5.2理论分析175齿根弯曲应力分析175.1建立齿轮模型175.2划分网格185.3施加载荷和约束185.4求解185.5仿真分析与理论结果对比196结论19参考文献20附录21[1]大齿轮渐开线生成的命令流21[2]大小齿轮的基本参数表22谢辞231绪论齿轮是机械中广泛应用的传动零件之一形式很多应用广泛。齿轮传动具有传动功率范围大、传动效率高、结构紧凑、传动比准确、使用寿命长、工作可靠性好等优点。因此齿轮传动技术成为机械工程技术的重要组成部分在一定程度上标志着机械工程技术的水平。由于齿轮传动在机械行业乃至整个国民经济中的地位和作用齿轮被公认为工业和工业化的象征。但从零件的失效情况来看齿轮也是最容易出故障的零件之一。齿轮传动在运行工况中常常会发生轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等很多问题。导致传动性能失效进而引发严重的生产事故。据统计在各类机械故障中齿轮失效就占总数的60%以上其中齿面损坏和齿根断裂均为齿轮失效的主要原因。因而有必要对齿轮接触状态的强度性能进行合理的评估并校核其结构的可靠性。为此人们对齿轮的齿面接触应力进行了大量的研究与分析。然而传动齿轮复杂的应力分布情况和变形机理成为了齿轮设计困难的主要原因而有限元理论和各种有限元分析软件的出现让普通设计人员无需对齿轮做大量的分析研究就可以基本掌握齿轮的受力和变形情况并可以利用有限元计算结果找出设计中的薄弱环节进而达到齿轮进行设计的目的。由美国ANSYS公司开发的计算机模拟工程结构有限元分析软件ANSY