基于Pro／E和ANSYS的齿轮仿真分析研究

Pro／E拥有强大的实体和曲面造型功能,ANSYS具有完善的有限元分析功能。结合两软件的优点,首先给出基于Pro／E和ANSYS的齿轮仿真分析流程,然后按照流程对一对圆柱齿轮进行了仿真分析。分析结果显示,齿轮接触应力和齿根弯曲应力与用赫兹公式计算的结果相一致,提高了齿轮参数化设计与优化设计的效率和质量,降低了设计研制成本。     

斜齿轮传动过程的力学性能及疲劳寿命预测

根据齿轮传动中轮齿折断和齿面点烛疲劳破坏现象,基于齿轮啮合原理,对斜齿轮啮合过程的力学性能及疲劳寿命预测进行研究,结合实例分析计算齿轮传动过程中齿面接触应力变化规律和齿根弯曲应力变化规律;利用ANSYS建立斜齿轮副有限元模型,分析齿面接触应力和齿根弯曲应力,将其与理论计算结果比较,验证有限元分析方法的正确性;利用FE-SAFE中的名义应力分析法对斜齿轮副的危险部位进行疲劳寿命预测.     

基于ANSYS的钻机转盘圆锥齿轮齿根应力有限元分析

本文重点介绍了ZP495转盘的技术方案、结构、性能特点、主要技术参数等,通过Pro/E软件建立转盘锥齿轮三维实体模型,采用ANSYS软件建立相应的有限元模型,对齿轮齿根应力进行有限元分析,并与传统计算方法比较,得出了有限元解法的精确性与传统算法的实用性,为圆锥齿轮的精确设计提供了可靠的依据和可行的方法。     

齿宽系数对面齿轮齿根弯曲应力的影响

根据面齿轮传动的啮合原理,给出面齿轮齿根弯曲应力计算的三齿几何模型.采用正交试验法,确定面齿轮的计算参数.通过有限元分析,计算面齿轮齿根弯曲应力;将面齿轮当量成齿条,分析弯曲应力比值与齿宽系数的关系,获得面齿轮齿根弯曲应力的拟合计算公式.研究结果表明:面齿轮最大弯曲应力位于齿根部位;沿齿根最大弯曲应力的齿宽方向,其弯曲应力近似呈抛物线分布;面齿轮弯曲应力的比值与齿宽系数近似呈线性分布,平均相对误差为6.17%;齿根弯曲应力对面齿轮的齿宽系数和齿数较敏感,在使用本文给出的拟合计算公式,且当面齿轮齿数小于90且齿宽系数小于3时,计算结果可适当放大5%,以减小齿宽系数和齿面曲率对齿根弯曲应力的影响.     

渐开线齿轮弯曲应力有限元分析的几个方面

利用Visual Basic编写了齿轮渐开线部分及齿根过渡曲线部分的程序,导入AutoCAD中,生成二维模型,最后导入ANSYS中,生成三维模型。重点分析了模型的选取,单元的选取及不同齿根圆角半径的选取对有限元分析结果和渐开线齿轮弯曲应力的影响,对利用有限元分析方法分析渐开线齿轮弯曲应力有一定的指导意义。     

斜齿轮齿向修形对承载能力的影响

以某钢厂1580热连轧机减速机斜齿轮为研究对象,建立减速机斜齿轮的Pro/E参数化三维模型,根据斜齿轮啮合原理,对三维模型实现了无干涉装配。利用有限元分析软件,得到啮合齿接触带中心位于不同位置时齿轮的齿根最大弯曲应力和齿面最大接触应力。通过对比不同齿向修形参数下斜齿轮的应力值,确定了最佳齿向修形长度,为硬齿面斜齿轮的设计加工提供有价值的参考。     

基于UG NX和ANSYS的减速箱渐开线圆柱齿轮有限元分析

通过三维机械设计软件UG NX构建直齿圆柱齿轮几何实体模型,运用有限元分析软件ANSYS对齿根进行应力分析计算,计算出齿轮的最大应力和最大应变.通过与理论分析结果的出较,说明ANSYS在齿轮计算中的有放性.有限元分析有利于对齿轮传动过程中力学特性进行深入研究,为齿轮传动的优化设计提供了基础理论.     

双圆弧齿轮精确建模与分析

依据任意转角位置的双圆弧齿轮齿面数学模型,利用Pro/E得到了完整轮齿面的精确齿轮模型.应用模型分析了齿轮的啮合和齿根应力.该模型为双圆弧齿轮的三维数字化设计、有限元分析、虚拟制造等奠定了基础.     

渐开线直齿圆柱齿轮的有限元分析

利用有限元软件ANSYS的建模功能,建立渐开线标准直齿圆柱齿轮的二维和三维有限元模型。在此基础上对静载荷作用下齿轮的齿根应力和齿轮变形进行有限元分析,比较二维模型和三维模型的模拟结果,并与传统的齿轮强度计算方法作比较。同时在ANSYS/LS-DYNA程序中研究冲击载荷作用下齿轮的齿根应力随冲击脉冲时间变化的情况。     

基于ANSYS的少齿数齿轮啮合轴系振动特性分析

应用Pro/E软件建立了少齿数齿轮啮合传动的三维模型并进行装配和运动仿真。借助ANSYS软件的模态分析功能,建立了较为科学的计算模型,结合齿轮啮合的受力情况建立边界条件并加载,实现了少齿数齿轮啮合轴系进行模态分析,得到各阶振型和频率,对所设计的少齿数齿轮传动的振动特性进行了评判,为渐开线少齿数齿轮传动的设计计算、提高承载能力等奠定一定的理论基础。     

双压力角非对称齿形直齿面齿轮副有限元应力分析

根据齿轮啮合原理,推导了双压力角非对称齿形面齿轮的齿面方程.在有限元软件ANSYS中建立了面齿轮副轮齿接触有限元分析模型.通过有限元接触压力计算结果与基于点接触Hertz理论接触压力计算结果的对比分析,确定了有限元模型的网格密度.由若干组算例的计算结果表明,适当增大工作侧齿面压力角可以明显降低面齿轮副接触压力和齿根弯曲应力,因此,非对称齿形设计可以获得更高的轮齿强度.     

基于曲线优化提高齿轮弯曲强度的方法

为了提高渐开线齿轮齿根的承载能力,结合啮合原理和APDL语言对齿条型刀具展成的齿轮进行了参数化有限元建模。采用有理二次Bezier曲线替代齿轮原有的齿根过渡曲线,应用ANSYS内嵌的优化方法寻求有理二次Bezier曲线权因子的最优解使齿根弯曲拉应力最小,通过悬臂梁模型对优化结果进行解析计算并对啮合齿轮进行三维有限元接触应力分析。研究结果表明:对于给定参数齿轮,优化齿轮相对未优化齿轮齿根弯曲拉应力降低了约21%,解析计算结果与数值仿真结果基本一致,验证了优化结果的准确性;三维接触分析的等效接触应力基本不变而接触应力稍有减小,由于加载位置和有限元模型的不同,齿根弯曲拉应力降低的百分比有所减小。但综合来看,在齿面接触强度稍有提高的情况下,优化的齿轮比未优化的齿轮表现出较高的齿根弯曲强度,对齿轮的传动非常有利。     

小角度交错轴变厚齿轮齿根应力及影响因素分析

为了准确计算小角度交错轴渐开线变厚齿轮啮合过程中的齿根弯曲应力,采用空间齿轮啮合原理和有限单元法,分别建立了渐开线变厚齿轮齿面模型及空间小角度交错轴渐开线变厚齿轮啮合模型,提出了基于齿根及过渡圆弧精确建模的渐开线小角度交错轴变厚齿轮副齿根弯曲应力数值计算方法,对其齿根弯曲应力进行了分析,研究了关键设计参数顶隙系数、扭矩载荷、中心距误差、轴交角误差、小齿轮轴向误差以及大齿轮轴向误差对齿根弯曲应力的影响。结果表明,顶隙系数的增加使得齿根最大弯曲应力减小;轻载下齿宽方向的齿根应力分布较为平坦,重载下齿宽方向的齿根应力呈明显的抛物线状;轴交角误差和中心距误差的存在使得最大齿根弯曲应力增大,最大弯曲应力的位置随误差的正负而分别向轮齿的两端偏移,大小齿轮轴向位置误差对轮齿弯曲应力影响较小。     

变位面齿轮副承载特性分析及变位系数优化

为改善面齿轮副啮合性能,采用变位插齿刀对面齿轮进行变位,建立了包含齿根过渡曲面在内的变位面齿轮全齿面理论三维几何模型,进行了承载接触分析(LTCA)和应力场分析,并以齿根弯曲应力、齿面接触应力为两个优化目标,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化了变位系数.结果表明:面齿轮副变位对承载传动误差、齿间载荷分配、齿面载荷分布有一定影响,但承载传动误差波动幅值对变位系数并不敏感;负变位可增加重合度,并减小大轮齿根弯曲应力峰值,但齿面接触应力、小轮齿根弯曲应力峰值增大;正变位可减小齿面接触应力、小轮齿根弯曲应力峰值,但大轮齿根弯曲应力峰值增大;优化后的变位系数既提高了齿面接触强度,又使大、小轮弯曲强度趋于接近,有利于提高面齿轮副的承载能力.     

基于ANSYS的兆瓦级风电增速齿轮三维有限元分析

为了获得较为准确的风电增速齿轮接触疲劳强度分析结果,借助Pro/E软件建立了齿轮传动的三维模型,利用ANSYS与Pro/E的无缝连接技术实现了模型的导入,通过表面边界法定义了齿轮C型内表面的刚性多点约束,模拟出了力矩载荷的施加,得到了接触应力的分布云图,其结果与经典的赫兹公式对比,误差不超过10%。     

直齿圆锥齿轮齿根动应力有限元分析

基于有限元分析及瞬态响应特性分析理论,将ANSYS软件和Pro/Engineer软件相结合,利用数据表进行阶跃式施加动载荷,分析了直齿圆锥齿轮在计其轴向力在内的动态载荷作用下齿根复杂的应力状态。得出了特定工况下完全齿及部分齿的齿根等效弯曲动应力的分布区域和变化规律;将相对精确的有限元解与传统计算方法的解进行比较,得出了完全齿有限元解的精确性、传统计算方法的实用性及部分齿有限元解的不可靠性的结论。     

基于Pro/E、ADAMS和ANSYS的齿轮减速器一体化开发平台

阐述了基于Pro/E、ADAMS和ANSYS的齿轮减速器一体化开发平台的建造过程.建立了齿轮设计的最优化数学模型,设计了算法并编辑了优化程序;对Pro/E进行二次开发,实现了齿轮的参数化最优化建模;利用ADAMS进行运动学仿真,利用ANSYS进行有限元分析,形成了齿轮的闭环设计.整合了以上3个软件后所建立的虚拟样机环境,不仅建立了单个轮齿的柔性体模型,而且可以仿真计算出减速器的运动学、动力学和应力应变等参数.     

基于ANSYS Workbench的翻转机构传动主轴优化分析

传动主轴是翻转机构的重要部件,对传动主轴及其附属机构的研究对翻转机构的优化具有重要的意义.以翻转机构的传动主轴及附属的结构为研究对象,将Pro/E装配体的子结构模型导入ANSYS Workbench分析工具并确立有限元模型.对传动主轴、齿轮、键及拨叉等关键零部件进行瞬态动力学分析,计算出各零部件的应力和应变.在此基础上,对传动主轴及键连接的强度和刚度进行判断,并提出传动主轴的结构优化方案.     

圆柱齿轮弯曲应力数值模拟与影响因素分析

以直齿圆柱齿轮为研究对象,首先利用ANSYS有限元软件建立模型,对齿轮弯曲应力进行数值模拟。然后采用正交实验设计方法设计实验,通过直观和方差分析方法研究齿宽、齿数、扭矩对弯曲应力的影响。最后利用多元线性回归原理建立齿轮弯曲应力数学模型。结果表明,ANSYS数值模拟所得的齿轮弯曲应力与传统理论公式计算结果接近,说明仿真实验可信。在正交实验设计中,扭矩的极差最大,即对齿轮弯曲应力的影响最大,齿数次之,齿宽对齿轮弯曲应力的影响程度最小,可忽略不计。计算结果验证了回归方程的可靠性。该研究为变速器齿轮传动装置设计提供了有益参考。     

利用Pro/MECHANICA提高ANSYS有限元分析能力

针对将复杂零件模型从Pro/E直接导入ANSYS进行有限元分析计算时所出现的问题,提出用Pro/E中的有限元模块MECHANICA进行有限元前处理,把生成的批处理作业命令文件导入ANSYS进行计算分析的方法.这种方法克服了复杂零件模型以IGES格式导入ANSYS时造成的诸如零件信息丢失、进行模型修补会降低分析精度的缺点.同时,以具体工程实例进行分析计算,计算结果表明应力应变值更接近于实际情况,说明本方法切实可行,从而为解决复杂零件的结构分析提供了新的途径.