基于ansys汽車發(fā)動機前端齒輪的接觸應力分析畢業(yè)設計論文-資料下載頁
2025-06-19 13:15本頁面
【正文】 or→Material Props→Material Models命令，出現(xiàn)Define Material Model Behavior對話框。（2）在Material Models Available一欄中依次單擊Structural、Linear、Elastic、Isotropic選項，出現(xiàn)Linear Isotropic Propeties for Material Number 1對話框，查閱資料可知，汽車發(fā)動機前端齒輪采用合金鋼制造，在本文中，齒輪以20CrMnTi為材料，其它各零件均采用45號鋼制造,故由汽車發(fā)動機前端齒輪的材料的彈性模量與泊松比分別為211GPa、。如圖34所示“輸入材料彈性模量和泊松比”對話框，單擊【OK】按鈕，關(guān)閉該對話框。圖34. “輸入材料彈性模量和泊松比”對話框 網(wǎng)格劃分 (1) 選擇Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh Tool→Global→Size命令，彈出Global Size對話框，在SIZE Element egde length輸入欄中輸入8，設置單元尺寸為8，如圖35所示“定義單元尺寸”對話框，單擊【OK】按鈕，關(guān)閉該對話框。(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。圖35. “定義單元尺寸”對話框(3) 重復大齒輪網(wǎng)格劃分步驟，設置單元尺寸為5，ANSYS顯示窗口將顯示如圖36所示兩個嚙合齒輪模型網(wǎng)格劃分結(jié)果顯示。圖36. 兩個嚙合齒輪模型網(wǎng)格劃分結(jié)果顯示對于給定的材料的單元類型，可對模型進行劃分單元，并可以根據(jù)實際計算需要，設置網(wǎng)格劃分大小。采用ANSYS智能網(wǎng)格劃分技術(shù)，根據(jù)技算的需要，單元劃分得比較小，兩個齒輪共劃分了25426個單元，43817個節(jié)點。 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。如圖37所示圖37.“Contact Manager”對話框（2）創(chuàng)建第一個接觸面單擊左上角圖標（Contact Wizard），彈出Contact Wizard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38所示“添加接觸”對話框，然后單擊【Pick Target】按鈕。選擇具體目標面，彈出Select Area for Target拾取菜單，用鼠標在屏幕上拾取齒輪嚙合的第一個接觸面，如圖39所示，單擊【OK】按鈕，將其關(guān)閉。（2）創(chuàng)建第二個接觸面這時，Contact Wizard對話框中【next】按鈕將被激活，單擊【next】按鈕進入下一步，將彈出選中接觸面的對話框。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。選擇具體目標面，彈出Select Area for Target拾取菜單，如圖311所示，用鼠標在屏幕上單擊拾取齒輪嚙合的第二個接觸面，單擊【OK】按鈕，將其關(guān)閉。這時，Contact Wizard對話框中【next】按鈕將被激活，單擊【next】按鈕進入下一步，對接觸面屬性進行設置。 在對話框中單擊“Include initial penetration”按鈕，將其選中，使分析包括初始滲透，單擊Material ID下拉框中的1，指定接觸材料屬性為定義的一號材料。在Coeffieient of ，如圖312所示“設置接觸對屬性”對話框。單擊【Optional setting】按鈕，對接觸對問題的其它選項進行設置。在對話框中的Normal Penalty ，如圖313所示“Contact Properties”對話框。 313. “Contact Properties”對話框如圖314所示，單擊對話框上的【Fricition】按鈕，打開摩擦選項設置選項卡。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。單擊【OK】按鈕，關(guān)閉對話框。單擊312所示定義接觸面性質(zhì)對話框?qū)υ捒蛑械摹綜reate】按鈕，ANSYS軟件將根據(jù)前面的設置來創(chuàng)建接觸對。（3）接觸對的生成又回到Add Contact Pair對話框，如圖314所示，單擊【Finish】按鈕，屏幕顯示如圖315所示的定義接觸對。 施加約束條件和加載面—面接觸的接觸對設置好后,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。在小齒輪軸輸入轉(zhuǎn)矩,值為正,是指齒輪繞z軸逆時針轉(zhuǎn)動,反之為負。由于ANSYS軟件中的SOL ID單元不具有轉(zhuǎn)動自由度,因此無法施加轉(zhuǎn)矩。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)動效果,可以采用在節(jié)點上施加切向力的方法,可以代替轉(zhuǎn)矩使齒輪轉(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。然后選擇小齒輪中心孔處的所有節(jié)點施加約束和切向力,利用同樣的方法對大齒輪施加約束,則完成嚙合齒輪系統(tǒng)的邊界條件設置。（1） 將坐標系移動到小齒輪（主動輪）的中心軸線處選擇Utility Menu→WorkPlane→Offset WP to→Keypoints命令，彈出Offset WP to Keypoints對話框，選中齒輪底板的關(guān)鍵點，單擊Offset WP to Keypoints對話框上的【OK】按鈕。坐標系移動如圖316所示。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。選擇Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increments→命令，彈出Offset WP對話框，如圖317所示，分別輸入X軸移動75，Y軸移動65，Z軸移動0，單擊Offset WP對話框上的【OK】按鈕。坐標系移動結(jié)果如圖318所示。(2)將笛卡爾坐標系轉(zhuǎn)換成圓柱體坐標系選擇Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global Cylindrical命令，選擇Main Menu→Preprocessor→Modeling→Move / Modify→To Active CS命令，彈出Rotate Nodes into CS窗口，如圖318所示，選中小齒輪（主動輪）內(nèi)圈的節(jié)點，單擊Rotate Nodes into CS對話框上的【OK】按鈕。圖318. Rotate Nodes into CS對話框（3）對小齒輪加約束35
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