ANSYS workbench齿轮齿条啮合瞬态动力学分析
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今天介绍一下如何利用workbench实现齿轮齿条啮合的瞬态动力学分析。
有限元分析流程分为3大步、3小步，如下图所示。今天将以这种方式介绍workbench齿轮齿条啮合分析的流程。
图1 有限元分析流程
1.1 几何模型的构建
本文几何模型导入workbench中，如图所示。
图2 齿轮齿条几何模型
1.2 材料定义
材料选用结构钢：密度：7850kg/m3，杨氏模量：2.1e11Pa，泊松比：0.3。
1.3 有限元模型的构建
有限元模型的构建包括材料赋予、网格划分以及连接关系的构建。
1.3.1 材料赋予
双击瞬态动力学分析流程中的Model，进入Mechanical界面，单击项目树几何结构下的两个零件，左下角细节框中，材料处指派材料为new（刚刚设定的材料）。
1.3.2 网格划分
左侧项目树网格处插入一个方法，选中两个零件，划分方法为四面体；然后插入两个尺寸调整，对所有齿面进行尺寸控制，得到了如图所示的网格模型。
图3 网格模型
1.3.3 连接关系的构建
删除系统自动生成的初始接触，手动创建相应接触和连接副。
首先在左侧项目树连接下插入一个摩擦接触：接触面选择齿轮齿面，目标面选择齿条齿面，摩擦系数为0.15。然后在左侧项目树连接中插入一个回转，回转面选择齿轮内表面，一个平移，平移旋转齿条下表面。
图4 连接关系设定
2.1 载荷步的设置
单击项目树下的分析设置，将载荷步控制中定义依据设置为子步，初始子步为25，最小子步为为20，最大子步为250。同时需要注意，将大绕曲打开。
2.2 载荷设置
添加连接副载荷，连接副选择：回转-接地至01-chilun，类型为旋转速度，大小为0.1rad/s。
2.3 约束设置
由于本文以添加运动副，运动副已为模型添加必要的约束，因此此处不需要再添加约束。
3.1 位移结果
图5 位移云图
3.2 应力结果
图6 应力云图
本文实例不具有工程实际意义。
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