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1、齿轮的接触分析(fnx)实例1.相关系数齿顶直径(zhjng)：24齿底直径(zhjng)：20齿数：10厚度：4密度：7.8E3弹性模量：2.06E11摩擦系数：0.1中心距：44第1页/共60页第一页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例2. 建立模型2.1 设定分析作业名和标题(biot)（1）从菜单中选择FileChange Jobname，打开“Change Jobname”命令，修改文件名。自定义新的文件名为“gearscontact”，单击【OK】按钮，完成文件名的修改。第2页/共60页第二页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（2）从实用菜单中选择FileChangeD
2、irectory,打开“ChangeDirectory”命令，可以自定义该文件(wnjin)的目标文件(wnjin)夹，单击【确定】按钮。第3页/共60页第三页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（3）从实用菜单中选择FileChangeTitle，打开“ChangeTitle”命令，可以自定义修改(xigi)文件标题。新的文件标题为“contactanalysisoftwogears”，为本实例的标题名。单击【OK】按钮确定。第4页/共60页第四页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例(4)从实用(shyng)菜单中选择PlotReplot命令，自定义的标题”contactanalys
3、isoftwogears”将显示在窗口左下角。（5）从主菜单中选择Preference命令，在对话框中选择“Structural”复选框，单击【OK】按钮。第5页/共60页第五页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例2.2定义单元类型(lixng)（1）从主菜单中选择PreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete, 打开“ElementType”对话框，单击【Add】。（2）在下图的列表框中选择“Solid”,“4node182”,单击【OK】。第6页/共60页第六页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例(3)在下图的ElementTypes对话框中单击【
4、Options】弹出单元选项对话框，对PLANE182单元进行设置。设置完成(wnchng)后点击【OK】，然后【Close】。第7页/共60页第七页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例2.3定义实常数（1）从主菜单中选择PreprocessorRealConstantsAdd/Edit/Delete，打开(dki)如下图的“实常数”对话框，点击【Add】,设置实常数单元类型。第8页/共60页第八页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（2）在弹出的对话框中点击【OK】，弹出如下对话框，点击【OK】，在弹出的对话框中将厚度设置(shzh)为4。设置(shzh)完毕，点击【OK】。第9页
5、/共60页第九页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例设置完毕后，点击(dinj)【Close】关闭实常数对话框。第10页/共60页第十页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例2.4定义材料属性(shxng)（1）从主菜单中选择PreprocessorMaterialPropsMaterialModels，如下图所示依次双击StructuralLinearElasticIsotropic。第11页/共60页第十一页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例在弹出的对话框中设置材料的弹性模量EX=2.06E11,泊松比PRXY=0.3。如下图所示。设置完毕(wnb)后点击【OK】，回到材料
6、属性对话框界面。第12页/共60页第十二页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例（2）依次双击StructuralDensity，设置材料密度(md)为7.8E3。完毕点击【OK】退出。第13页/共60页第十三页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（3）依次双击StructuralFrictionCoefficient，打开材料摩擦系数对话框。如下图，设置摩擦系数为0.1。完毕(wnb)点击【OK】，并退出材料属性设置对话框。第14页/共60页第十四页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例2.5建立齿轮面模型(1)将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneCh
7、angeActivesCStoGlobalCylindrical。（2）定义一个(y)关键点。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立关键点1。如下图，完毕点击【OK】。第15页/共60页第十五页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（3）定义一个点作为辅助点。a.从主菜单(cidn)选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立辅助点110。如下图，完毕点击【OK】。第16页/共60页第十六页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例（4）偏移工作平面到给定
8、位置。a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPtoKeypoints+。b.在ANSYS图形窗口选择110号辅助(fzh)点，点击【OK】。（5）旋转工作平面a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPbyIncrements。b.在“XY,YZ,ZX,ZXAngles”文本框中输入-50,0,0,点击【OK】.第17页/共60页第十七页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（6）将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：WorkPlaneChangeActivesCStoWorkingPlane。（7）建立(jinl)第二个关键点。a.从主菜单选择Preprocessor
9、ModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立(jinl)关键点2。如下图，完毕点击【OK】。第18页/共60页第十八页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例（8）将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。（9）建立其余的辅助(fzh)点。按照与（3）同样的步骤建立其余的辅助(fzh)点，设置编号一次为120，130，140，150，160，其坐标依次为（16，43）、（16，46）、（16，49）、（16，52）、（16，55）。第19页/共60页第十九页，共61页
10、。齿轮的接触分析(fnx)实例（10）按照步骤（4），将工作平面平移到第二个辅助点。（11）旋转工作平面。a.从实用(shyng)菜单中选择WorkPlaneOffsetWPbyIncrements。b.在“XY,YZ,ZX,ZXAngles”文本框中输入3,0,0,点击【OK】。（12）将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：WorkPlaneChangeActivesCStoWorkingPlane。（13）建立第三个关键点。a.从主菜单选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。b.建立关键点3。如下图，完毕点击【OK】。第20页/共60页
11、第二十页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例（14）重复以上步骤，建立其余的辅助点和关键点：按照（10）-（13）步，分别(fnbi)把工作平面平移到编号为130，140，150，160的辅助点，然后旋转工作平面，旋转角度均为3,0,0，再讲工作平面设为当前坐标系，在工作平面中分别(fnbi)建立编号为4，5，6，7的关键点，其坐标依次为（14.513，0）、（15.351，0）、（16.189，0）、（17.027，0）。建立完毕后的结果如下图所示：第21页/共60页第二十一页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（15）建立( jinl)编号为8，9，10的关键点。a.将当前坐标系
12、设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。第22页/共60页第二十二页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例b.从主菜单(cidn)选择PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS。c.建立关键点8。X=24,Y=9.857。完毕点击【Apply】。d.建立关键点9。X=24,Y=13。完毕点击【Apply】。g.建立关键点10。X=20,Y=-5。完毕点击【OK】。建立完毕后的结果如右图所示：第23页/共60页第二十三页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例
13、(16)在柱面坐标系中创建圆弧线。a.从主菜单(ci dn)选择PreprocessorModelingCreateLines Straight Line +。b.分别选择关键点10和1，1和2，2和3，3和4，4和5，5和6，6和7，7和8，8和9，完毕点击【OK】。（17)把齿轮边上的线加起来，使其成为一条线。a.从主菜单(ci dn)选择PreprocessorModelingOperateBooleansAddLines。b.在图形窗口选择方才建立的齿轮边上的线，在对话框中点击【OK】。第24页/共60页第二十四页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例c. ANSYS提示是否删除原
14、来的线，选择【Delete】，点击(din j)【OK】。（18）偏移工作平面到总坐标系的原点： WorkPlaneOffset WP toGlobal Origin。（19）将工作平面与总体坐标系对齐：WorkPlaneAlign WP withGlobal Cartesian。第25页/共60页第二十五页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例(20)将工作平面旋转13。a.从实用菜单中选择WorkPlaneOffsetWPbyIncrements。b.在“XY,YZ,ZXAngles”文本框中输入13,0,0,点击【OK】。(21)将激活的坐标系设置为工作平面坐标系：WorkPlaneC
15、hangeActivesCStoWorkingPlane。（22）将所有线沿着X-Z面进行镜像（在Y方向(fngxing)）。a.从主菜单中选择PreprocessorModelingReflectLines。b.在对话框中选【PickAll】。c.在弹出的对话框选择X-Z面，在增量中输入1000单击【OK】，选择”Copied”，如下图。镜像结果。第26页/共60页第二十六页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例第27页/共60页第二十七页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例（23）把齿顶上的两条线粘起来。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBoo
16、leansGlueLines。b.选择齿顶上的两条线，点击【OK】。（24）把齿顶上的两条线加起来，成为(chngwi)一条线。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansAddLines。b.选择齿顶上的两条线，点击【OK】。(25)在柱坐标系下复制线。a.将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。第28页/共60页第二十八页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例b.从主菜单(cidn)选择PreprocessorModelingCopyLines。c.
17、点击【PickAll】。d.在弹出的提示框中按下图输入，点击【OK】。（Fitview）第29页/共60页第二十九页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（26）把齿底上的所有线粘起来。a.从主菜单(cidn)选择PreprocessorModelingOperateBooleansGlueLines。b.分别选择齿底上的两条线，点击【OK】。（27）把齿顶上的两条线加起来，成为一条线。a.从主菜单(cidn)选择PreprocessorModelingOperateBooleansAddLines。b.分别选择齿底上的两条线，点击【OK】。c.把齿底上的所有线加起来。(28)把所有线粘起来
18、。a.从主菜单(cidn)选择PreprocessorModelingOperateBooleansGlueLines。第30页/共60页第三十页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例b.点击【Pick All】。结果(ji gu)如下图：第31页/共60页第三十一页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例（29）用当前定义的所有线生成一个面。a.从主菜单选择(xunz)PreprocessorModelingCreateAreasArbitraryByLines。b.选取所有的线，点击【OK】，结果如下图：第32页/共60页第三十二页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例（30）创
19、建圆面。a.从主菜单(cidn)选择PreprocessorModelingCreateAreasCircleSolidCircle。b.X=0,Y=0,Radius=8，点击【OK】。第33页/共60页第三十三页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（31）从齿轮面中减去圆面。a.从主菜单选择PreprocessorModelingOperateBooleansSubtractAreas。b.选择齿轮面作为布尔减的母体，单击【Apply】；选择刚才建立的圆面作为布尔减的对象(duxing)，单击【OK】，如下图所示。第34页/共60页第三十四页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例(3
20、2)在直角坐标系下复制面。a.将当前坐标系设置为总直角坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCartesian。b.从主菜单中选择PreprocessorModelingCopyAreas。c.点击(dinj)【PickAll】，出现如下对话框，在复制数量中填2，DX=44。如下图所示：第35页/共60页第三十五页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例复制(fzh)所得结果如下图所示：第36页/共60页第三十六页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例（33）创建局部坐标系。a.从实用菜单中选择WorkPlaneLocalCoordina
21、teSystemsCreateLocalCSAtSpecifiedLoc+。b.在“GlobalCartesian”文本框中输入44,0,0，点击(dinj)【OK】。如右上图所示。c.在”CreateLocalCSAtSpecifiedLocation”中第一行输入11，第二行选择“Cylindrical1”，第三行输入44，0，0。点击(dinj)【OK】。如右下图所示。第37页/共60页第三十七页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例（34）将当前坐标系设置为局部坐标系。a.从实用菜单中选择(xunz)WorkPlaneChangeActivesCStoSpecifiedCoordS
22、ys。b.在文本框中输入11，如下图，点击【OK】。（35）在局部坐标系下复制面。a.从主菜单中选择(xunz)PreprocessorModelingCopyAreas。b.选择(xunz)生成的第二个面，点击【OK】。第38页/共60页第三十八页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例c.ANSYS会提示复制的数量和偏移的坐标。数量为2，Y偏移量为-8.9，点击【OK】，如右上图所示：这样(zhyng)产生了第三个面，如右下图所示：第39页/共60页第三十九页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（36）删除(shnch)第二个面。a.从主菜单中选择PreprocessorModeli
23、ngDeleteAreaandBelow。b.选择第二个面。生成的结果如下图：第40页/共60页第四十页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例2.6对齿面划分网格（1）从主菜单中选择(xunz)PreprocessorMeshingMeshTool。（2）选择(xunz)“Mesh”域中的“Areas”，点击【Mesh】，如右图所示。弹出面选择(xunz)对话框，要求选择(xunz)要划分的面，点击【PickAll】。第41页/共60页第四十一页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例c.划分(hufn)网格完毕。划分(hufn)结果如上图所示：第42页/共60页第四十二页，共61页。齿轮
24、的接触(jich)分析实例2.7定义接触对（1）从应用菜单中选择SelectEntities，在类型下拉列表中选“Lines”,点击【Apply】，如下左图所示。（2）打开(dki)先选择对话框，选择一个齿轮上可能与另一个齿轮相接触的线，点击【OK】，如下右图所示。第43页/共60页第四十三页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（3）在实体选择对话框中选择“Nodes”,在选择方式中选择“Attached to”,在单选列表中选择“Lines,all”。如下图所示：（4）从实用(shyng)菜单中选择SelectComo/AssemblyCreateComponent，在“Componen
25、tname”文本框中输入”node1”,点击【OK】，如下图所示：第44页/共60页第四十四页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例（5）从实用菜单中选择(xunz)SelectEverything。（6）在实体选择(xunz)对话框中在类型下拉列表中选“Lines”,选择(xunz)方式选“ByNum/Pick”,点击【Apply】，弹出线选择(xunz)对话框，选择(xunz)另一个齿轮上可能与前一个齿轮相接触的线，点击【OK】。（7）在实体选择(xunz)对话框中选择(xunz)“Nodes”,在选择(xunz)方式中选择(xunz)“Attached to”,在单选列表中选择(xu
26、nz)“Lines,all”。（8）从实用菜单中选择(xunz)SelectComo/AssemblyCreateComponent，在“Componentname”文本框中输入”node2”,点击【OK】。（9）从实用菜单中选择(xunz)SelectEverything。第45页/共60页第四十五页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例（10）点击工具栏中的【接触定义向导】按钮（最后(zuhu)一项）如下图所示：（11）ANSYS会打开如下对话框：（12）选择工具条中的第一项，会打开下一步操作向导，在对话框中选择”NODE2”，并点击【Next】。如下图所示：第46页/共60页第四十六
27、页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例（13）在对话框选取(xunq)“NODE1”，点击【NEXT】后，出现如下图所示对话框：第47页/共60页第四十七页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（14）点击【Create】,显示建立(jinl)接触对的结果：第48页/共60页第四十八页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例3.定义边界条件并求解3.1施加位移边界（1）将当前坐标系设置为总体柱坐标系。从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoGlobalCylindrical。（2）从主菜单中选择PreprocessorModelingMove/Modify
28、RotateNodeCSToActiveCS，打开节点选择的对话框，要求选择欲旋转的坐标系的节点。（3）选择第一个齿轮(chln)内径上所有节点：a.点击【PickAll】,节点的节点坐标系都将被旋转到当前激活的总体坐标系下。b.从实用菜单中选择SelectEntities，弹出实体选择对话框,第49页/共60页第四十九页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例按照左图所示选择第一个齿轮内径上所有的节点。（4）从主菜单中选择SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementonNodes，代开节点选择对话框，要求选择欲施加位移约束(yush)的节点。
29、（5）选择第一个齿轮内径上所有节点，点击【PickAll】，打开在节点上施加位移约束(yush)对话框。如下图所示。选择”UX”方向，即施加径向位移约束(yush)，点击【OK】。第50页/共60页第五十页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例3.2施加第一个齿轮(chln)位移载荷及第二个齿轮(chln)的位移边界条件求解（1）从主菜单中选择SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementonNodes，打开节点选择对话框，选择第一个齿轮(chln)内径上所有节点，点击【PickAll】,打开在节点上施加位移约束对话框，按照下图所示，在”UY”周
30、向上施加位移约束-0.2，点击【OK】。第51页/共60页第五十一页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例（2）从实用菜单中选择SelectEverything。（3）从实用菜单中选择WorkPlaneChangeActivesCStoSpecifiedCoordSys，在弹出的对话框中坐标编号中填11，如下图所示，点击(dinj)【OK】。（4）从实用菜单中选择SelectEntities，弹出实体选择对话框,按照下图所示选择第二个齿轮内径上所有节点。第52页/共60页第五十二页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例（5）从主菜单中选择SolutionDefineLoadsApplyS
31、tructuralDisplacementonNodes，打开节点选择对话框，选择第二个齿轮内径上所有(suyu)节点，点击【PickAll】,打开在节点上施加位移约束对话框，按照下图所示，在”AllDOF”上施加0，点击【OK】。（6）从实用菜单中选择SelectEverything。第53页/共60页第五十三页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例（7）从主菜单中选择SolutionAnalysisTypeSolnControls,打开求解控制对话框，在“AnalysisOptions”下拉列表中选择“LargeDisplacementStatic”,“TimeatendofLoads
32、tep”文本框中输入(shr)1，在“Numberofsubsteps”文本框中输入(shr)20，点击【OK】，如下图所示：第54页/共60页第五十四页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例（8）从主菜单中选择SolutionSolveCurrentLS,打开一个确认对话框和状态列表，如下图所示，要求(yoqi)查看列出的求解选项，查看列表中的信息确认无误后，点击【OK】，开始求解。（9）点击【Close】,关闭求解。第55页/共60页第五十五页，共61页。齿轮(chln)的接触分析实例第56页/共60页第五十六页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例4.查看(chkn)结果4.1查
33、看(chkn)vonMises等效应力从主菜单中选择GeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu,打开“ContourNodalSolutionData”对话框，选择“Stress”,复选“vonMisesstress”。点击【OK】。出现“vonMises”等效应力分布图。第57页/共60页第五十七页，共61页。齿轮的接触分析(fnx)实例4.2查看(chkn)接触应力从主菜单中选择GeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu,打开“ContourNodalSolutionData”对话框，选择“
34、ContactContactpressure”。点击【OK】。等效应力分布图。第58页/共60页第五十八页，共61页。齿轮的接触(jich)分析实例4.3动画显示(xinsh)从实用菜单中选择PlotCtrlsAnimateModeShape，选DOFsolutionUSUM,点击【OK】。第59页/共60页第五十九页，共61页。感谢您的观赏(gunshng)！第60页/共60页第六十页，共61页。内容(nirng)总结齿轮的接触分析实例。(3)在下图的Element Types对话框中单击【Options】弹出单元选项对话框，对PLANE182单元进行设置。(1)将当前坐标系设置为总体柱坐标系。X=24,Y=13。X=20,Y=-5。（1）将当前坐标系设置为总体柱坐标系。（4）从实用(shyng)菜单中选择SelectEntities，弹出实体选择对话框,按照下图所示选择第二个齿轮内径上所有节点。感谢您的观赏第六十一页，共61页。
