ansys的斜齿轮传动优化设计(附件)
斜齿轮运动作为工业生产中最主要的方式之一，随着工业和生产技术的高速发展，斜齿轮传动有限元分析法使用得到了广大学者们的密切注意。本文运用ANSYS软件对斜齿轮传动进行了有限元的分析，首先运用SolidWorks对斜齿轮传动中的主动轮（即齿轮轴）和从动轮（即大齿轮）的进行实体3D建模，导入到ANSYS Workbench中；接着对其进行自由模态和约束模态的分析，最后再用SolidWorks对斜齿轮传动整体进行建模,导入到ANSYS Workbench中，并对其进行接触动力学分析。通过模态分析得出褶皱是大齿轮的主要振动形式，了解机械结构振动参数，进而确定斜齿轮机械性能优化方向。通过斜齿轮传动的接触动力学分析得出应力集中在齿接触面处，在制造的生产中对其进行一些相对应的特殊处理来提升使用寿命和可靠性。关键词 斜齿轮，接触应力分析，模态分析，有限元分析
目 录
1 引言 1
1.1 齿轮传动概述 1
1.2 齿轮国内外发展历程及现状 1
1.2.1 齿轮的国外发展及现状 1
1.2.2 齿轮的国内发展及现状 1
1.3 本文的研究意义 2
1.4 课题任务 2
2 有限元分析介绍 3
2.1 有限元分析概述 3
2.2 有限单元法的发展及应用 3
2.3 ANSYS Workbench软件特征 4
3 斜齿轮有限元模态分析 4
3.1 模态分析的必要性 4
3.2 有限元法及其优越性 5
3.3 有限元模型的建立 5
3.4 斜齿轮材料设置 6
3.5 斜齿轮网格划分 7
3.6 约束载荷的施加 9
3.7 查看结果和后处理 10
3.7.1自由模态分析的查看结果和后处理 10
3.7.2约束模态分析的查看结果和后处理 14
3.8 模态分析结果分析 17
4 斜齿轮传动的接触应力分析 18
4.1 斜齿轮传动接触应力分析步骤 18
4.2 添加材料的属性 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
/> 4.3 网格的划分 19
4.4 创建接触对 20
4.5 边界条件的施加 20
4.6 定义求解内容 21
4.7 结果分析 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
1.1 齿轮传动概述
在日常生活中，对齿轮传动应用可以说是随处可见的并涉及多个领域。现在夏天到了，同学在宿舍里使用的摇头电扇就是依靠的齿轮传动；同学们平时手上戴的机械手表上指针的转动也是需要齿轮传动来实现，平日里我们坐公交车也是要齿轮传动。齿轮传动其实就是为了把齿轮间的运动和动力进行传递，它也是现代各个领域各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式。它的工作时间可以很长，就比如汽车可以跑到上万公里，它们有紧凑的结构，如一个小小的机械手表里就有几十个齿轮，而且可靠效率高准确。
1.2 齿轮国内外发展历程及现状
1.2.1 齿轮的国外发展及现状
尽管最早的齿轮被使用是中国，但是西方在公元前也有人提出对齿轮传动的研究，后续，东西方对齿轮传动都有一定的发展和研究。但是在1900年以前才开始有人真正的开始对其进行分析，并且欧洲国家后期勃发，通过工业革命之后，齿轮的发展更是突飞猛进，而当时中国闭关锁国错过了这个齿轮传动发展的最佳时机，导致了现在西方国家对齿轮传动的研究和分析远超与中国。再加上计算机的普及，使得齿轮传动的研究更是领先中国。现在，基本上美、德、英、瑞这些国家可以称得上是齿轮生产的龙头。就在2016年美国就发布了最新技术对齿轮进行超精加工。国外还积极举办展会和发布会来促进齿轮传动的交流和发展。2017年的12月德国公司在印度举办了国际工业展览会，行业内许多企业都参加这次盛会，多个展位展示涉及齿轮传动的设备。就在2018的10月在智利即将举办国际动力传动展览会，到时也将会有更新的齿轮传动设备被展出。正是因为像这种世界性的国际展会才使得促进了全世界齿轮传动的发展。
1.2.2 齿轮的国内发展及现状
中国在公元前就有了齿轮，这已经通过考古挖掘得到了证实。中国的齿轮传动拥有3000多年的历史，在齿轮传动方面虽然一直都有发展，与西方并驾齐驱。但是也就是因为1760年往后，中国齿轮传动的研究发展因为当时中国政府的政策原因从而停滞不前。直至新中国成立之后，中国对工业开始有所重视，致使齿轮传动才得到发展。中国的国徽上就有齿轮，可见新中国对工业的重视。第一个五年计划以后，中国的齿轮传动更是有了质的飞跃，对西方国家进行追赶。2018年中国可以自主生产高铁齿轮传动系统，可谓是中国高铁技术的里程碑。而2018年9月在德国即将举行的国际海事展览会上中国两大造船企业龙头都有参加。可见中国的齿轮传动技术逐渐走向世界。
1.3 本文的研究意义
虽然中国是最早的使用的齿轮，并且已经通过考古挖掘得到了证实。而且中国的齿轮传动拥有3000多年的历史，在齿轮传动方面虽然一直都有发展。虽然西方在公元前也有人提出对齿轮传动的研究，后续，东西方对齿轮传动都有一定的发展和研究，中国在齿轮传动的研发上与西方并驾齐驱。但是1760年成为了中国和西方国家在齿轮传动的研究和发展方面的转折点。由于欧洲国家后期勃发，通过工业革命之后，齿轮的发展更是突飞猛进，而当时中国闭关锁国错过了这个齿轮传动发展的最佳时机，从而使得导致了中国齿轮传动的研究发展停滞不前，致使现在西方国家对齿轮传动的研究和分析远超与中国。直至新中国成立之后，中国对工业开始有所重视，致使齿轮传动才得到发展。中国的国徽上就有齿轮，可见新中国对工业的重视。尽管中国的齿轮传动一直向着西方国家进行追赶，但是就齿轮传动这方面依旧有不小的差距。
所以更是在中国对齿轮传动的研究、分析和发展的大环境下，我们也要对齿轮传动的研究、分析和发展贡献出自己的力量。在日常生活中，对齿轮传动应用可以说是随处可见的并涉及多个领域。我们选择斜齿轮传动作为研究的对象，因为斜齿轮传动与直齿轮传动在特性上更胜一筹，有许多优点。但是斜齿轮传动也有它的缺点，就比如加工较为困难，质量控制要求高，制造成本较高。而且斜齿轮传动也因为工作环境以及其自身的工作性质的缘故长时间进行工作时，斜齿轮传动极易发生故障、磨损、损伤等现象从而影响了正常的转动。润滑油含有较多杂质，润滑油的量过少，润滑油的老化，齿轮啮合部位的损伤，齿轮之间的间隙的增大，超负载工作，齿轮质量不达标等等都会造成斜齿轮在工作中出现种种样样的问题。导致斜齿轮传动的声音不正常或出现噪音，严重时甚至造成齿轮轮齿的断裂，输入轴的断裂等问题。
目 录
1 引言 1
1.1 齿轮传动概述 1
1.2 齿轮国内外发展历程及现状 1
1.2.1 齿轮的国外发展及现状 1
1.2.2 齿轮的国内发展及现状 1
1.3 本文的研究意义 2
1.4 课题任务 2
2 有限元分析介绍 3
2.1 有限元分析概述 3
2.2 有限单元法的发展及应用 3
2.3 ANSYS Workbench软件特征 4
3 斜齿轮有限元模态分析 4
3.1 模态分析的必要性 4
3.2 有限元法及其优越性 5
3.3 有限元模型的建立 5
3.4 斜齿轮材料设置 6
3.5 斜齿轮网格划分 7
3.6 约束载荷的施加 9
3.7 查看结果和后处理 10
3.7.1自由模态分析的查看结果和后处理 10
3.7.2约束模态分析的查看结果和后处理 14
3.8 模态分析结果分析 17
4 斜齿轮传动的接触应力分析 18
4.1 斜齿轮传动接触应力分析步骤 18
4.2 添加材料的属性 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
/> 4.3 网格的划分 19
4.4 创建接触对 20
4.5 边界条件的施加 20
4.6 定义求解内容 21
4.7 结果分析 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
1.1 齿轮传动概述
在日常生活中，对齿轮传动应用可以说是随处可见的并涉及多个领域。现在夏天到了，同学在宿舍里使用的摇头电扇就是依靠的齿轮传动；同学们平时手上戴的机械手表上指针的转动也是需要齿轮传动来实现，平日里我们坐公交车也是要齿轮传动。齿轮传动其实就是为了把齿轮间的运动和动力进行传递，它也是现代各个领域各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式。它的工作时间可以很长，就比如汽车可以跑到上万公里，它们有紧凑的结构，如一个小小的机械手表里就有几十个齿轮，而且可靠效率高准确。
1.2 齿轮国内外发展历程及现状
1.2.1 齿轮的国外发展及现状
尽管最早的齿轮被使用是中国，但是西方在公元前也有人提出对齿轮传动的研究，后续，东西方对齿轮传动都有一定的发展和研究。但是在1900年以前才开始有人真正的开始对其进行分析，并且欧洲国家后期勃发，通过工业革命之后，齿轮的发展更是突飞猛进，而当时中国闭关锁国错过了这个齿轮传动发展的最佳时机，导致了现在西方国家对齿轮传动的研究和分析远超与中国。再加上计算机的普及，使得齿轮传动的研究更是领先中国。现在，基本上美、德、英、瑞这些国家可以称得上是齿轮生产的龙头。就在2016年美国就发布了最新技术对齿轮进行超精加工。国外还积极举办展会和发布会来促进齿轮传动的交流和发展。2017年的12月德国公司在印度举办了国际工业展览会，行业内许多企业都参加这次盛会，多个展位展示涉及齿轮传动的设备。就在2018的10月在智利即将举办国际动力传动展览会，到时也将会有更新的齿轮传动设备被展出。正是因为像这种世界性的国际展会才使得促进了全世界齿轮传动的发展。
1.2.2 齿轮的国内发展及现状
中国在公元前就有了齿轮，这已经通过考古挖掘得到了证实。中国的齿轮传动拥有3000多年的历史，在齿轮传动方面虽然一直都有发展，与西方并驾齐驱。但是也就是因为1760年往后，中国齿轮传动的研究发展因为当时中国政府的政策原因从而停滞不前。直至新中国成立之后，中国对工业开始有所重视，致使齿轮传动才得到发展。中国的国徽上就有齿轮，可见新中国对工业的重视。第一个五年计划以后，中国的齿轮传动更是有了质的飞跃，对西方国家进行追赶。2018年中国可以自主生产高铁齿轮传动系统，可谓是中国高铁技术的里程碑。而2018年9月在德国即将举行的国际海事展览会上中国两大造船企业龙头都有参加。可见中国的齿轮传动技术逐渐走向世界。
1.3 本文的研究意义
虽然中国是最早的使用的齿轮，并且已经通过考古挖掘得到了证实。而且中国的齿轮传动拥有3000多年的历史，在齿轮传动方面虽然一直都有发展。虽然西方在公元前也有人提出对齿轮传动的研究，后续，东西方对齿轮传动都有一定的发展和研究，中国在齿轮传动的研发上与西方并驾齐驱。但是1760年成为了中国和西方国家在齿轮传动的研究和发展方面的转折点。由于欧洲国家后期勃发，通过工业革命之后，齿轮的发展更是突飞猛进，而当时中国闭关锁国错过了这个齿轮传动发展的最佳时机，从而使得导致了中国齿轮传动的研究发展停滞不前，致使现在西方国家对齿轮传动的研究和分析远超与中国。直至新中国成立之后，中国对工业开始有所重视，致使齿轮传动才得到发展。中国的国徽上就有齿轮，可见新中国对工业的重视。尽管中国的齿轮传动一直向着西方国家进行追赶，但是就齿轮传动这方面依旧有不小的差距。
所以更是在中国对齿轮传动的研究、分析和发展的大环境下，我们也要对齿轮传动的研究、分析和发展贡献出自己的力量。在日常生活中，对齿轮传动应用可以说是随处可见的并涉及多个领域。我们选择斜齿轮传动作为研究的对象，因为斜齿轮传动与直齿轮传动在特性上更胜一筹，有许多优点。但是斜齿轮传动也有它的缺点，就比如加工较为困难，质量控制要求高，制造成本较高。而且斜齿轮传动也因为工作环境以及其自身的工作性质的缘故长时间进行工作时，斜齿轮传动极易发生故障、磨损、损伤等现象从而影响了正常的转动。润滑油含有较多杂质，润滑油的量过少，润滑油的老化，齿轮啮合部位的损伤，齿轮之间的间隙的增大，超负载工作，齿轮质量不达标等等都会造成斜齿轮在工作中出现种种样样的问题。导致斜齿轮传动的声音不正常或出现噪音，严重时甚至造成齿轮轮齿的断裂，输入轴的断裂等问题。
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