基于ansys汽車發(fā)動機前端齒輪的接觸應(yīng)力分析畢業(yè)設(shè)計論文-預(yù)覽頁
【正文】 alculation, analysis of involute helical gear meshing the most unfavorable loading line position, and in this position on the wheel applied load, improve the analysis of gear strength calculation accuracy, gear design to provide more accurate data. At the same time, study the different transition fillet on the tooth root of maximum contact stress effect, can improve the tooth bending strength surface hardening heat treatment method to provide quantitative basis.Based on CAD/CAE software, the following aspects are done for the engine frontend gear transmission system:齒輪是傳動系統(tǒng)中承受載荷和傳動動力的主要零部件，也是最容易出故障的零件之一。傳統(tǒng)的齒輪理論分析是建立在彈性力學(xué)基礎(chǔ)上的, 對于齒輪的接觸強度計算均以兩平行圓柱體對壓的赫茲公式為基礎(chǔ),在計算過程中存在許多假設(shè),不能準確反映齒輪嚙合過程中的應(yīng)力以及應(yīng)變分布與變化。利用ANSYS有限元分析，可以對各種機械零件，構(gòu)件進行應(yīng)力，應(yīng)變，變形，疲勞分析，并對某些復(fù)雜系統(tǒng)進行仿真，實現(xiàn)虛擬的設(shè)計，從而大大節(jié)省人力，財力和物力。有限元法用于齒根應(yīng)力分析大約起始于二十世紀六十年代末、七十年代初，此后迅速發(fā)展，國外不少研究人員如Chabert、Wilcox、戶部、Chang、Bibel等都進行過這方面的研究工作．因此，在用有限元方法對直齒輪的齒根應(yīng)力進行分析時，都把它簡化為力學(xué)中的平面應(yīng)變問題。隨著計算機的普及，齒輪接觸問題的數(shù)值解法獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。輪副在工作時，在內(nèi)部和外部激勵下將發(fā)生機械振動。 PRO/E概述Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。 1． 參數(shù)化設(shè)計相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。這一優(yōu)點，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。前處理模塊前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型。軟件提供了200種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析用來求解隨時間變化的載荷對結(jié)構(gòu)或部件的影響。ANSYS程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。熱分析程序可處理熱傳遞的三種基本類型：傳導(dǎo)、對流和輻射。還可用于螺線管、調(diào)節(jié)器、發(fā)電機、變換器、磁體、加速器、電解槽及無損檢測裝置等的設(shè)計和分析領(lǐng)域。另外，還可以使用三維表面效應(yīng)單元和熱－流管單元模擬結(jié)構(gòu)的流體繞流并包括對流換熱效應(yīng)。ANSYS壓電分析用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對AC（交流）、DC（直流）或任意隨時間變化的電流或機械載荷的響應(yīng)。ANSYS支持三種接觸方式：點─點，點─面，面─面，每種接觸方式使用的接觸單元只適用于某一類問題。 當凸面和平面或凹面接觸時，應(yīng)指定平面或凹面作為目標面；1 建立齒輪底板三維模型1. 在Pro/e中繪制如圖21所示底板草圖“拉伸”命令建立如圖22所示齒輪底板三維零件圖 建立齒輪固定軸三維模型在Pro/e中分別繪制如圖固定軸零件圖，兩個軸的半徑分別與底板的兩個孔半徑相同 建立大齒輪三維模型1. 定義齒輪參數(shù)選擇菜單“工具”，點擊“參數(shù)”命令，此時系統(tǒng)彈出“參數(shù)”窗口。并采用“旋轉(zhuǎn)”命令建立如圖25所示的大齒輪的旋轉(zhuǎn)特征在對話框中輸入關(guān)系式為：Sd0=bSd2=*bSd3=*m*z+m3. 草繪曲線，畫出四個圓選擇菜單“工具”，點擊“關(guān)系”命令，打開“關(guān)系”窗口。5. 鏡像漸開線，如圖211所示。 建立小齒輪三維模型按照大齒輪建模的步驟建立小齒輪三維模型，如圖215所示。4. 導(dǎo)出IGES打開菜單“文件”，點擊“保存副本”，設(shè)置類型為IGES，名稱為jwx1_asm，如圖219所示。 設(shè)置計算類型（1）選擇Main Menu→Prepferences→命令，出現(xiàn)Prepferences for GUI Filering對話框，選擇Structural，單擊【OK】按鈕。圖33.“單元類型列表”對話框 定義材料性能參數(shù)（1）選擇Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models命令，出現(xiàn)Define Material Model Behavior對話框。(2) 單擊【Mesh】按鈕，彈出Mesh Volumes拾取菜單，在顯示窗口中選中大齒輪模型，單擊【OK】按鈕，關(guān)閉該對話框，對大齒輪進行網(wǎng)格劃分。 創(chuàng)建接觸對（1）選擇Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Contact Pair命令，彈出Contact Manager對話框。單擊對話框中的“Areas”單選按鈕，指定接觸目標表面為面，如圖47所示“添加接觸”對話框，然后單擊【Pick Contact】按鈕，如圖310所示。在Coeffieient of ，如圖312所示“設(shè)置接觸對屬性”對話框。單擊選項卡上Stiffness matrix下拉列表中的Unsymmetric選項，將其選中，指定接觸剛度為非對稱矩陣。 施加約束條件和加載面—面接觸的接觸對設(shè)置好后,給定求解的邊界條件,根據(jù)本模型的特點,由于電動機輸入的轉(zhuǎn)矩是通過電動機的輸入軸輸入給小齒輪,再通過大小齒輪的接觸,從大齒輪輸出轉(zhuǎn)矩,這就需要在齒輪軸的中心輸入轉(zhuǎn)矩,控制軸的轉(zhuǎn)動,應(yīng)該約束大小齒輪的中心軸的軸線上的所有節(jié)點的Ux,Uy,Uz, ROTx與ROTy方向的自由度,使兩個齒輪只能繞z方向轉(zhuǎn)動。首先,將總體坐標系(笛卡兒坐標系)轉(zhuǎn)換為圓柱坐標系,同時將所有的節(jié)點轉(zhuǎn)換到圓柱坐標系下。由于該關(guān)鍵點與小齒輪（主動輪）中心軸線的距離在建模時就已知，所以可以通過輸入具體數(shù)值來精確地將坐標系移動到小齒輪（主動輪）的中心軸線處。圖318. Rotate Nodes into CS對話框（3）對小齒輪加約束35
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