【正文】 圖 318. Rotate Nodes into CS 對(duì)話框 （ 3）對(duì)小齒輪加約束 。坐標(biāo)系移動(dòng) 結(jié)果 如圖 318 所示。 圖 由于該 關(guān)鍵 點(diǎn)與小齒輪（主動(dòng)輪）中心軸線的距離在建模時(shí)就已知，所以可以通過輸入具體數(shù)值來精確地將坐標(biāo)系移動(dòng)到小齒輪（主動(dòng)輪）的中心軸線處。 （ 1） 將坐標(biāo)系移動(dòng)到小齒輪（主動(dòng)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(duì)話框，選中齒輪底板的 關(guān)鍵 點(diǎn)，單擊 Offset WP to Keypoints 對(duì)話框上的【 OK】按鈕。首先 ,將總體坐標(biāo)系 (笛卡兒坐標(biāo) 系 )轉(zhuǎn)換為圓柱坐標(biāo)系 ,同時(shí)將所有的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換到圓柱坐標(biāo)系下。 由于 ANSYS 軟件中的 SOL ID 單元不具有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 ,因此無法施加轉(zhuǎn)矩。 圖 圖 32 施加約束條件 和加載 面 — 面接觸的接觸對(duì)設(shè)置好后 ,給定求解的邊界條件 ,根據(jù)本模型的特點(diǎn) ,由于電動(dòng)機(jī)輸入的轉(zhuǎn)矩是通過電動(dòng)機(jī)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(dòng) ,應(yīng)該約束大小齒輪的中心軸的軸線上的所有節(jié)點(diǎn)的 Ux,Uy,Uz, ROTx 與 ROTy 方向的自由度 ,使兩個(gè)齒輪只能繞 z 方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 單擊 312 所示定義接觸面性質(zhì)對(duì)話框?qū)υ?框中的【 Create】按鈕， ANSYS 軟件將根據(jù)前面的設(shè)置來創(chuàng)建接觸對(duì)。單擊選項(xiàng)卡上 Stiffness matrix 下拉列表中的 Unsymmetric 選項(xiàng)，將其選中，指定接觸剛度為非對(duì)稱矩陣。 在對(duì)話框中的 Normal Penalty Stiffness 中輸入 ，指定接觸剛度處罰系數(shù)為 ，如圖 313 所示“ Contact Properties”對(duì)話框。在Coeffieient of Friction 中輸入 ，如圖 312 所示“設(shè)置接觸對(duì)屬性”對(duì)話框。這時(shí)， Contact Wizard 對(duì)話框中【 next】按鈕將被激活，單擊【 next】按鈕進(jìn)入下一步，對(duì)接觸面屬性進(jìn)行設(shè)置。 30 單擊對(duì)話框中的“ Areas”單選按鈕，指定接觸目標(biāo)表面為面，如圖 47 所示“添加接觸”對(duì)話框，然后單擊【 Pick Contact】按鈕， 如圖 310 所示。 29 選擇具體目標(biāo)面，彈出 Select Area for Target 拾取菜單， 用鼠標(biāo)在屏幕上拾取齒輪嚙合的 第一個(gè) 接觸面 ， 如圖 39 所示， 單擊【 OK】按鈕，將其關(guān)閉。 創(chuàng)建接觸對(duì) （ 1）選擇 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→ Contact Pair 命令，彈出 Contact Manager 對(duì)話框。 28 圖36. 兩個(gè)嚙合齒輪 模型網(wǎng)格劃分結(jié)果顯示 對(duì)于給定的材料的單元類型，可對(duì)模型進(jìn)行劃分單元，并可以根據(jù)實(shí)際計(jì)算需要，設(shè)置網(wǎng)格劃分大小。 (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(duì)話框，對(duì)大齒輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 如圖 34 所示 “輸入材料彈性模量和泊松比”對(duì)話框 ，單擊【 OK】按鈕，關(guān)閉該對(duì)話框。 圖 33.“單元類型列表”對(duì)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(duì)話框。 26 圖 定義單元類型 （ 1）選擇 Main Menu→ Preprocessor→ Element→ Add∕ Edit∕ Delete 命令，出現(xiàn)Element Types 對(duì)話框，單擊【 Add】按鈕，出現(xiàn) Library of Element Types 對(duì)話框。 圖 設(shè)置計(jì)算 類型 （ 1）選擇 Main Menu→ Prepferences→命令，出現(xiàn) Prepferences for GUI Filering對(duì)話框，選擇 Structural，單擊【 OK】按鈕。單擊【 Browse】按鈕， 打開 所在的文件夾，選中文件名為 的文件，單擊 import IGES file 對(duì)話框上的【 OK】按鈕。 圖 4. 導(dǎo)出 IGES 打開菜 單“文件”，點(diǎn)擊“保存副本”，設(shè)置類型為 IGES，名稱為 jwx1_asm，如圖 219所示。 圖 2. 裝配齒輪，如圖 217 所示 。 圖 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。 圖 7. 拉伸并陣列齒槽 ，如圖 213 所示。 圖 漸開線 5. 鏡像漸開線 ，如圖 211 所示。 在對(duì)話框中輸入關(guān)系式為： Sd0=m*(z=2) Sd1=m*z Sd2=m*z*cos(pa) Sd3=m**m DB=sd2 18 圖 4. 創(chuàng)建漸開線 （ 1） 單擊（插入基準(zhǔn)曲線）按鈕，彈出“曲線選項(xiàng)”菜單 （ 2） 在“曲線選項(xiàng)”菜 單中，選擇“從方程” ，點(diǎn)擊“完成” ，如圖 27 所示。 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(duì)話框中輸入關(guān)系式為： Sd0=b Sd2=*b Sd3=*m*z+m 17 圖 圖 3. 草繪曲線，畫出四個(gè)圓 選擇菜單“工具”，點(diǎn)擊“關(guān)系”命令，打開“關(guān)系”窗口。 16 圖 2. 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征 選擇菜單“工具”，點(diǎn)擊“關(guān)系”命令，打開“關(guān)系”窗口。 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 圖 15 “ 拉伸 ” 命令建立 如圖 22 所示齒輪 底板三維零件圖 圖 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(gè)軸的半徑分別與底板的兩個(gè)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(diǎn)擊“參數(shù)”命令，此時(shí)系統(tǒng)彈出“參數(shù)”窗口。 14 第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪的三維建模 大小齒輪的基本參數(shù)和尺寸 大齒輪 材料 泊松比 齒寬 模數(shù) 齒數(shù) 分度圓壓力角 齒頂高系數(shù) 頂隙系數(shù) 20CrMnTi μ = 40 4 33 α =20176。 接觸單元被約束住，不能穿透目標(biāo)面，然而目標(biāo)單元可以穿透接觸面。 與點(diǎn) ─ 面接觸單元相比，面 ─ 面接觸單元有 以下 幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn) ： ； ，協(xié)調(diào)剛度陣計(jì)算，單元提法不對(duì)稱剛度陣 的選項(xiàng) ； ，例如法向壓力和摩擦應(yīng)力 ； ， 剛體表面的光滑性不是必須允許有自 然的或網(wǎng)格離散引起的表面不連續(xù) ； ─ 面接觸單元比，需要較多的接觸單元，因而造成需要較小的磁盤空間和 CPU時(shí)間 ； ，例如 ： 綁定接觸 、 漸變初始滲透 、 目標(biāo)面自動(dòng)移動(dòng)到補(bǔ)始接觸 、平移接觸面（老虎梁和單元的厚度） 、 支持死活單元 。 13 ANSYS 支持剛體 ─ 柔體的面 ─ 面的接觸單元，剛性面被當(dāng)作 “ 目標(biāo) ” 面，分別用Targe169 和 Targe170 來模擬 2─D 和 3— D 的 “ 目標(biāo) ” 面，柔性體的表面被當(dāng)作 “ 接觸 ”面，用 Conta171,Conta172,Conta173,Conta174 來模擬。如果相互作用的其中之一是一個(gè)面，模型的對(duì)應(yīng)組元是單元，例如梁?jiǎn)卧?，殼單元或?qū)嶓w單元，有限元模型通過指定的接觸單元來識(shí)別可能的接觸匹對(duì)，接觸單元是覆蓋在分析模型接觸面之上的一層單元 。 ANSYS 支持三種接觸方式：點(diǎn) ─ 點(diǎn)，點(diǎn) ─ 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 。可進(jìn)行四種類型的分析：靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析。 ANSYS 壓電分析用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對(duì) AC（交流）、 DC（直流）或任意隨時(shí)間變化的電流或機(jī)械載荷的響應(yīng)。這些功能可用來確定音響話筒的頻率響應(yīng)，研究音樂大廳的聲場(chǎng)強(qiáng)度分布 [10] ，或預(yù)測(cè)水對(duì)振動(dòng)船體的阻尼效應(yīng)。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(duì)流換熱效應(yīng)。分析結(jié)果可 12 以是每個(gè)節(jié)