单对齿轮副在瞬态分析中的基本设置方法.pdf

1 单对齿轮副在瞬态分析中的基本设置方法 用瞬态分析，新建或打开一对啮合模型后，在第三项“connection”，打开“contacts”，在“Bonded-Part1 To Part2”中，把 Bonded 改为无摩擦的“Frictionless”。除了选择“Frictionless”无摩擦的之外，还可以根据齿轮的啮合要求，选择“Frictional”有摩擦的，这时要在下面的一行中加上一个较小的，甚至是很小的摩擦系数，例如 0.01-0.1，这样选择的结果可能是当 ANSYS 软件计算有摩擦的啮合副在计算中计算量较大，因为属于非线性的，有可能会不收敛。也就是无法得到计算结果。“No Separation”仅用于单个齿面静力分析时用，法向不分离，不能用于啮合副在一个区域范围内的啮合过程的瞬态分析“Rough”表征的是粗糙的，相互之间没有滑动，也就是摩擦系数无穷大。“Force Frictional Sliding”表征的是“力作用下的摩擦”，表征的是几乎无法移动的，有点类似 Bonded，一般共轭副中的啮合分析不会用这种。据说这类接触是高版本中才有的。2 选择好接触形式后，要注意把所有可能在分析动态运动中啮合的面都选全，如果接触面是不相联的话，也必须分别选择各个零件上的可能的啮合面，这时可以不选齿顶，齿根这些不连续的面都不能选上，如果选上后，在计算中，如果的确参与了啮合，有接触了，软件自动给出计算的结果，如果选择了不可能接触的面，在计算中就不会收敛，没有计算结果，这是要充分注意的。这是这组齿轮一开始软件默认一个齿轮有二个面接触的，另一个齿轮是有三个面接触的，而这 13 齿的齿轮，每个齿轮有 13 个面是接触的，这就得自己手动设置。设置完成以后是这样的：然后点“Apply”，表示确定。确定后，这个零件的接触面变成了 13，因为这个齿轮的同一齿槽的左右齿曲面是通过过度圆弧，齿根圆连续的，光滑的，故这类齿轮 13 个齿就有 13 个接触面 图中红色的面为才设置的 13 个接触面。3 设置好第一个齿轮后，还得设计第二个齿轮的接触面：按上面所说的步骤完成第二个齿轮的接触面设置。注意，如果有多个接触副时，要对每个接触副分别设计二个零件的接触面。设置好接触面后，要注意把鼠标放在“connection”上，点击右键，找到“Joint”4 点击 Joint 在“connections”下多了个 Joint 栏，表征的是转动零件的自由度，首先把接触的形式由“Body-Body”改为“Body-Ground”，表示旋转的物体旋转点是接机架或者是接地的。就是旋转轴线不会改变位置。然后在第二行的原来的 Fixed，改选为第二个“Revolute”，表示的含义是旋转轴，然后选择一个零件的内孔或者轴表面，这时会给出一个轴向的变色，点确定后就会确定一个零件的轴线，这个轴线表征的就是 Ground 5 选中后，再选一个零件的孔，并在下面 Scope 一栏的旁边点一下 Apply，这时主界面上显示已选中了一个零件的一个孔的轴线 RZ 为旋转轴的图面：然后在第三行“Torsional Stiffness”（刚度）中填入一个值，例如 500，单位为 N.mm，有点与载荷类似，但这不是载荷，而是表示物体抗移动（变形）的能力。是一种由物体的惯性产生的一种维持静止状态的能力，当给出系统的扭矩较小时，开始时有可能驱动不了，给出的扭矩会因这种刚度的大小而在开始驱动时消耗一部分给定的扭矩，当运动平稳后，这种作用就消失了。这种刚度相当于一个反力矩，总是与给定的扭矩方向相反，当齿轮副的一个驱动传动零件正向传动与反向传动时，这个值是会发生极大的改变的。6 这样就设置完成了一个零件，类似地再设置另一个零件的 Joint 上面是在“connections”中对二个零件的 Joint 的全部设置。下面是在“Transient”中设置 Joint Load 7 点击后得到的界面如下：在第一栏中的 Scope 下面第一个空行中，指定主动轮，点击右边的内容中可以选择那个是主动轮 8 选第一个零件得到的图：第二个零件设置为主动件得到的图面：9 这时只给出了零件，但还得设置主动件的载荷情况：点击 Type，得到下面的图：有几项设计的内容：第一项为“Rotation”，表示转角，选择后要给出转角，以度为计，计算时主动轮就按齿为计算范围 10 第二项为速度，单位是每秒转数（图示为每秒 2 转）第三项为角加速度，单位为每秒增加每秒 2 转的加速度。11 第四项为扭矩，表示作用的转矩：转矩有方向，可以通过给定值的正负来改变方向。反方向的如下：12 设置好一个零件后，可以设置第二个零件，在设置第二个零件时，可以设置相同，也可以设置不同的内容，在设置相同内容时要注意可以最后是静止状态。下面对“Analysis Settings”进行设置。首先把“On”，改 为“Off”Number Of Steps 前三个不改 在时间和步数中选步数 步数下面的第一栏中是“Number Of Substeps”可以填写一个步数，越细分析的时间越长，也越细 如果把第一个加大，也可以对每一步再进行细分，这样得到的效果会比较细化，对细节可以看清楚 hyfjy 2014.11.4.