目录

0 序言

1 齿轮整体强度分析案例

1.1 模型简化

1.2 前处理

1）分析类型选择

2）设置平面参数

3）约束、载荷及接触 

2 控制网格

a.初次生成网格，对局部网格不做控制

b.第一次调整接触网格，接触面网格控制为0.1mm

c.尝试通过offset处理间隙。

d.尝试通过Adjust to Touch处理间隙/穿透问题

e.改变接触方式bonded

f.尝试转换成平片面问题

g.考虑厚度设为0，装配接触失败，修改厚度为5mm.

h.将接触面固定

i.为减少计算时间，重新绘制尺寸更小的啮合齿轮寻找规律

j.下齿轮也给上Frictional有摩擦接触，并且加密网格

k.细化结果

 Anasys analysis definition

计算结果

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0 序言

本章主要记录

第一阶段综合案例__齿轮接触静力学分析案例中一直求解的部分求解过程。

注：笔记内容源自于《ANSYS-workbench 有限元分析应用基础教程》 张晔

有限元分析基本操作流程(往往一次求解不到我们想要的结果，需要反复迭代)

1 齿轮整体强度分析案例

分析实例：直齿轮（实际为了计算将齿轮减薄）

问题描述：小齿轮为主动轮，大齿轮为从动轮，主动轮输入逆时针方向扭矩10kN*mm，从动轮固定，利用Workbanch求解齿轮的应力和位移，并对分析结果进行解释。

材料：Structure Steel 

1.1 模型简化

将齿根处理成直角是不合理的，会产生应力奇异。(视频第二课到第四课的内容)

齿面的渐开线也不能简化，因此本齿轮案例不另做简化。

1.2 前处理

1）分析类型选择

设置几何结构"Geometry"特性"Properties"中的分析类型"Analysis Type"选择3D；

2）设置平面参数

 材料确定为结构钢Structural Steel

3）约束、载荷及接触 

约束：固定大齿轮(从动轮)Fixed Support、建立以小齿轮中心为原点的坐标系"Coordinate System"；类型"type"选择圆柱形"cylinderical"；强制位移约束"Displacement"小齿轮(主动轮)仅保留y方向的自由度。

 载荷：力矩"Moment"

给小齿轮(主动轮)一个大小为：10,000 N*m方向为：绕z轴逆时针的力矩。

 接触：有摩擦接触Frictional，摩擦系数Friction coefficient 0.2，接触面为齿轮接触面。

2 控制网格

(网格大小需要根据结果不断调整)

a.初次生成网格，对局部网格不做控制

一个警告warning，两个报错error

"Troubleshooting section of the Help System"(帮助系统的故障排除部分)

ANASYS 分析warning/error汇总

b.第一次调整接触网格，接触面网格控制为0.1mm

计算结果无警告warning，无报错error，但计算不下去。

查看solution information，发现有间隙

c.尝试通过offset处理间隙。

两个警告warning，仍然计算不下去。

查看solution information，发现初始穿透，且最大穿透与offset补偿的距离相近。

d.尝试通过Adjust to Touch处理间隙/穿透问题

依旧长时间计算不出答案。

e.改变接触方式bonded

两个Warning

计算结果：

根据经验最大应力应该出现在啮合齿轮的齿根处，计算结果明显错误。

但在Solution Information在可以看到

现在只是pinball radius 过小的问题了

f.尝试转换成平片面问题

打开模型失败

g.考虑厚度设为0，装配接触失败，修改厚度为5mm.

 改回3D

h.将接触面固定

重新计算

说明力矩给的没有问题，就是接触有问题。

i.为减少计算时间，重新绘制尺寸更小的啮合齿轮寻找规律

发现上齿轮接触仿真结果正常，下齿轮穿模。

j.下齿轮也给上Frictional有摩擦接触，并且加密网格

 结果正常。

k.细化结果

接触面网格细化到0.01mm(1个丝这个密度可以看到赫兹接触现象)但电脑算例不足。

现设置参数如下：

 Anasys analysis definition

 

计算结果

可见到赫兹接触的大致形貌