ANSYS Workbench齿轮动态接触分析实例教程

Step1：建立齿轮副模型。

笔者使用PTC公司的Creo2.0，通过调用标准件库，建立了一个齿轮副，两个齿轮相同，参数为：齿数20，模数2。

Step2：导入齿轮副模型。

导入Creo建立的几何模型，双击Model进入Mechanical。

Step4：建立摩擦接触。

建立摩擦接触，摩擦系数设置为0.2；接触面为齿轮1的齿面，目标面为齿轮2的齿面；将Formulation接触算法设置为Pure Penalty纯罚函数法，其他设置保持默认。

Step5：网格划分。

为了节约计算时间，网格设置使用默认设置，网格尺寸为1.5mm。

Step6：建立转动副。

我们要让齿轮转动起来，需要在齿轮中心建立一个RevolveJoint转动副。齿轮转动的参照物是大地，所以我们选择Body-Ground，具体设置方法如下图一。在Details of Revolute - Ground To chilun.prt\CHILUN中，把Mobile中的Scope选择为齿轮1的转动孔面，如下图二所示，其余设置保持默认。同样的方法，设置齿轮2的转动副。创建好的转动副如下图三所示。

图一

图三

Step7：分析设置。

1. 分析时间设置为5s；设置方法如下：点击Analysis Settings，在Details ofAnalysis Settings中，将Step Controls的Step End time设置为5s。
 

2.打开自动时间步，采用子步形式。方法如下：点击Analysis Settings，在Details of Analysis Settings中，将Step Controls的Auto Time Stepping设置为On，Define By设置为Substeps；

3.初始子步设置为50，最小子步设置为40，最大子步设置为80。方法如下：点击Analysis Settings，在Details ofAnalysis Settings中，将Step Controls的initial  Substeps设置为50，Minimum Substeps设置为40，Maximum Substeps 设置为80；其余采用默认设置。
 

Step8：载荷及边界条件。

齿轮1设置为主动轮，施加载荷为运动副载荷Joint Loads（如下图一），运动副载荷类型为转速 Rotational Velocity（如下图二），设置转速为0.3rad/s。为了便于收敛，我们使用斜坡加载方式，具体设置如下。

齿轮2设置为从动轮，施加载荷为运动副载荷Joint Loads，运动副载荷类型为扭矩 Moment，设置阻力矩为10N · mm。
 

Step9：求解与后处理。

计算结果如下：

注：本文 做的只是一个 示意性算例，结果不具备实际工程意义。

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