【正文】 E 技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計流程的最佳工具之一。ANSYS 作為 CAE 軟件的代表之一，已被機械工業(yè)界所廣泛接受，并且頗受好評。目前在機械領(lǐng)域ANSYS運用較常見的有以下幾類：（1）結(jié)構(gòu)靜力分析用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進行線性分析，而且也僅可以進行線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形及接觸分析。與靜力分析不同，動力分析要考慮隨時間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。（3）結(jié)構(gòu)非線性分析結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。（4）動力學(xué)分析ANSYS程序可以分析大型三維柔體運動。 ANSYS分析問題的基本過程 從整體上講，ANSYS有限元分析包括前處理、求解和后處理三個基本過程，他們分別對應(yīng)ANSYS主菜單中的Preprocessor（前處理）、Solution（求解器）、General Postproc（通用后處理器）。一個典型的ANSYS分析過程可以分為以下三個步驟：1）建立模型建立模型過程包括創(chuàng)建實體模型、定義單元屬性、劃分有限元網(wǎng)格、修正模型等幾項內(nèi)容。單元屬性是指劃分網(wǎng)格以前必須指定的所分析對象的特征，這些特征包括：材料屬性、單元類型、實常數(shù)等。2）加載并求解ANSYS中的載荷可分為以下幾類a）自由度：定義節(jié)點的自由度指，如結(jié)構(gòu)分析的位移、熱分析的溫度、電磁分析的磁勢等b）面載荷：作用在表面的分布載荷，如結(jié)構(gòu)分析的壓力、熱分析的熱對流、電磁分析的麥克斯韋爾表面等。慣性載荷：結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷，如重力、加速度等。a）通用后處理器：用來觀看真?zhèn)€模型在某一時刻的結(jié)果。 齒輪的模態(tài)分析 模態(tài)分析概述模態(tài)分析在動力學(xué)分析過程中是必不可少的一個步驟。模態(tài)分析用于確定設(shè)計機構(gòu)或機器部件的振動特性(固有頻率和振型)，即結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，它們是承受動態(tài)載荷結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要參數(shù)。其中模態(tài)分析也是進行譜分析或模態(tài)疊加法譜響應(yīng)分析或瞬態(tài)動力學(xué)分析所必需的前期分析過程。另一個有用的分析功能循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，該功能允許通過只對循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的一部分進行建模而分析產(chǎn)生整個結(jié)構(gòu)的振型。任何非線性特性，如塑性和接觸單元，即使定義了也將被忽略。圖41，面齒輪3（2）定義單元屬性a．定義單元類型：MainTypeAdd/Edit/Delete，彈出對話框，單擊“add”，又彈出一個對話框，在選擇框中分別選擇“Solid”和“20node 186”單擊“OK”b．定義材料屬性：執(zhí)行Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models 命令，選擇Structural\liner\elastic\isotropic。（3）.劃分網(wǎng)格劃分網(wǎng)格：Main MenuPreprocessorMeshingMeshToolMeshPick All，生成的網(wǎng)格如圖42所示。MenuLoadsDisplacementArea，將會彈出拾取對話框,選擇齒輪的輪轂面，單擊對話框中的“OK”按鈕，選擇ALL DOF。分析面齒輪的前30階固有頻率。（5）．計算結(jié)果與分析齒輪的嚙合頻率，根據(jù)公式41：f=n60205。求解后得到面齒輪2的前30階固有頻率，現(xiàn)將面齒輪固有頻率附近的幾階頻率列成表41。24和25階也是這種狀況。嘗試著通過改結(jié)構(gòu)來使齒輪的嚙合頻率與固有頻率滿足條件，但都沒有成功，以后還有待研究。 圖43，20階 圖44，21階 圖45，22階 圖46，23階 圖47，24階 圖48，25階 圖49，26階 圖410，27階 齒輪6的模態(tài)分析（1）齒輪6因為尺寸較大，而且齒很多，劃分網(wǎng)格時單元太多，在求解時老是因為內(nèi)存不夠而自動終止求解。圖411 后面的步驟跟面齒輪2的模態(tài)分析相差無幾，就不詳細贅述。z可求得嚙合頻率為1272hz。表42，齒輪6的相關(guān)固有頻率階數(shù)1011121314頻率（hz）按照齒輪嚙合頻率上下10%的裕度計算，要避開的頻率范圍是1150hz~1400hz，從表42可知，齒輪6的固有頻率很好的避開了它的嚙合頻率，滿足要求。 圖412,10階 圖413，11階 圖414，12階 圖415，13階圖416，14階 軸的靜力分析 靜力分析概述靜力分析是用于求解靜力載荷作用下結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力等。而非線性分析涉及塑化、應(yīng)力剛化、大變形、大應(yīng)變、超彈性、接觸面和蠕變?？墒?，靜力分析可以計算那些固定不變的慣性載荷對結(jié)構(gòu)的影響，以及那些可以近似為等價靜力作用的隨時間變化載荷。 圖417（2）定義單元屬性：包括定義單元類型，材料屬性以及模型的縮放，這個與前面所述的模態(tài)分析的過程是相似的，就不詳細介紹（3）網(wǎng)格劃分劃分網(wǎng)格：Main MenuPreprocessorMeshingMeshToolMeshPick All，生成的網(wǎng)格如圖518所示。MenuPreprocessorLoadsDefine||||nodes，將會彈出拾取對話框,選擇鍵軸最兩邊點，單擊對話框中的“OK”按鈕，選擇ALL DOF。（6）計算求解選取菜單路徑Main Menu | Solution |Solve|Current LS彈Solve Current Load Step對話框，單擊“OK”開始求解，求解結(jié)束后，關(guān)閉相應(yīng)對話框。圖420，位移圖b. 選取菜單路徑Main Menu |General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu將彈出Contour Nodal Solution Data對話框，選擇Nodal Solution|Stress|von Mises Stress將得到如圖421的應(yīng)力圖圖421，應(yīng)力圖c. 選取菜單路徑Main Menu |General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu將彈出Contour Nodal Solution Data對話框，選擇Nodal Solution|Elastic Strain|von Mises Elastic Strain將得到彈性形變圖圖422，應(yīng)變圖 本章小結(jié)本章利用ANSYS軟件，分析了第三章建的一些關(guān)重件的模型，主要是面齒輪2和齒輪6的模態(tài)分析，以及輸入軸7的靜力分析。還有就是進行面齒輪2的模態(tài)分析時，調(diào)了很多次的結(jié)構(gòu)都無法使其固有頻率很好的避開嚙合頻率，這還有待進一步的研究。進行新型面齒輪“分扭—并車”傳動實驗箱設(shè)計與分析，實現(xiàn)新型面齒輪“分扭—并車”傳動實驗研究目標(biāo)，為新型面齒輪傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。（2）根據(jù)選題設(shè)計要求，確定實驗方案；在此基礎(chǔ)上，通過計算傳動系統(tǒng)中各個軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率和轉(zhuǎn)矩，初步設(shè)計新型面齒輪“分扭并車”傳動系統(tǒng)中試驗件，包括軸以及齒輪的設(shè)計。（3）根據(jù)已設(shè)計的軸和齒輪，參照齒輪手冊和機械設(shè)計手冊，進行箱體的設(shè)計。其中，對齒輪進行了參數(shù)化建模。 展望本文基本完成了新型面齒輪“分扭—并車”傳動實驗箱的設(shè)計，但由于本人的經(jīng)驗水平有限和時間的限制，設(shè)計過程中難免有些不合理的地方以及需要繼續(xù)完善的方面。（2）在進行箱體設(shè)計與建模時，只是簡單的考慮裝配，所以箱體設(shè)計出來方方正正，棱角分明，使得箱體不夠美觀；而且箱體某些地方厚度過大，這就增加了箱體的整體質(zhì)量；此外，由于箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，潤滑系統(tǒng)還沒有設(shè)計，這些以后需要進一步完善。為了整個傳動系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)該將所有關(guān)重件，包括箱體都進行分析，這些今后可以進一步完善。齒輪分扭—并車傳動系統(tǒng)設(shè)計與分析[J].機械設(shè)計與制造，2013,8,28～31.[6]“分扭并車”傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析［D］西安：西北工業(yè)大學(xué)，2011.[7] 朱如鵬, 高德平. 在面齒輪設(shè)計中避免根切和齒頂變尖的設(shè)計方法的研究[J]. 中國機械工程, 1999,10(11): 1274~1276.[8]秦大同，［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2011（1）：.[9]張展. 實用齒輪設(shè)計計算手冊［M］.北京：[10] 齒輪手冊（上冊）[M], 北京：機械工業(yè)出版社, 1990[11] 齒輪手冊（下冊）[M], 北京：機械工業(yè)出版社, 1990[12] 方宗德. 圓柱齒輪傳動的三維接觸分析[J], 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 1992, 10 (1): 74～79[13] 齒輪手冊編委會．齒輪手冊（第二版上冊）[M]．北京：機械工業(yè)出版社．2007[14] 茍文選．材料力學(xué)（Ⅰ）[M]．第二版．科學(xué)出版社．2010[15]孫恒，陳作模，[M].:[16]濮良貴，陳國定，[M].：高等教育出版社，2013.[17][M].北京：高等教育出版社，2008.[18]苗君明,佟剛. 基于 MATLAB的齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計. 沈陽：沈陽航空工業(yè)學(xué)院.[19]朱如鵬，潘升材，高德平. 正交面齒輪傳動中齒寬設(shè)計的研究. 機械科學(xué)與技術(shù)，1999，18(04)：566～569[20] 詹友俊. 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America ANSYS Inc office, Beijing, P. 7 致謝本文是在導(dǎo)師趙寧教授的悉心指導(dǎo)下完成的，趙老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，深深的感染和激勵著我。感謝郭輝老師和張西金老師在我畢設(shè)期間對我的督促和幫助，讓我時刻保持一種緊張感，絲毫不敢放松，正是他們孜孜不倦的教誨，讓我能夠保證每周的任務(wù)得以按時完成。感謝張瑜，姚栓，謝宇，劉楓，鄢正東，張晨輝等大學(xué)同學(xué)和朋友，感謝他們在學(xué)習(xí)上的互幫互助，生活上的關(guān)心和陪伴，在即將離別之際，真誠地對他們說一句“再見，珍重！”感謝母校為我們提供了這么一個氛圍如此良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，使我能夠?qū)Ｐ膶W(xué)習(xí)，心無旁騖，在知識的海洋中盡情的翱翔；同時，我要感謝在本科四年期間給我上課的老師們，正是他們的諄諄教導(dǎo)，讓我汲取了很多知識來武裝自己，謝謝他們。最后，我要特別感謝我的家人，感謝我的父母，感謝他們二十多年來的養(yǎng)育之恩，正是他們在背后默默無聞的支持和奉獻，讓我能夠安心的學(xué)習(xí)，一路走來，他們?yōu)槲腋冻隽颂嗵?，我一定要更加努力地學(xué)習(xí)去回報他們。畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)生活最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，也是最重要的一個環(huán)節(jié)。這也是為什么所有高校都要給畢業(yè)生安排這個畢業(yè)設(shè)計。只有在實際中應(yīng)用，才能將知識掌握的更加牢靠。無論是即將走上工作崗位學(xué)生，還是要進教研室讀研的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計都是對我們解決實際工程問題能力的一種鍛煉。畢業(yè)設(shè)計主要分為幾個階段，首先是前期的準(zhǔn)備工作階段，那個時候，我們查閱各種資料文獻，同時完成我們的開題報告。但現(xiàn)在畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，我們開始撰寫畢業(yè)論文，繪制裝配圖，對我們所做的工作進行整理和總結(jié)，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。首先，我設(shè)計了新型面齒輪“分扭—并車”傳動系統(tǒng)實驗箱，讓我對面齒輪的分扭傳動有了較為深刻的理解；其次，還初步學(xué)會了Proe，ANSYS等重要軟件，這對今后的學(xué)習(xí)生活有重要幫助。最后，再次感謝趙寧老師在整個畢業(yè)設(shè)計過程的悉心指導(dǎo)，感謝機電學(xué)院四年來的精心培養(yǎng)，感謝西北工業(yè)大學(xué)四年來為我們提供的良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)條件，“公誠勇毅 三實一新”的工大校訓(xùn)我就永遠銘記于心！