圆弧圆柱齿轮啮合仿真评估

图1 有限元分析流程

01

前处理

1.1几何模型的构建

将建立好的模型导入到workbench中，如图所示

图2 圆弧圆柱齿轮几何模型

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，把新创建的结构钢材料赋予给两个圆弧圆柱齿轮。

1.3.2 网格划分

在左侧项目树网格处插入一个方法，选中两个齿轮，划分方法为四面体；然后插入两个尺寸调整进行尺寸控制，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

插入两个对地的转动副，分别对两个圆弧圆柱齿轮的内孔面进行约束；同时，插入一个摩擦接触，分别选择两个齿轮的齿面为接触面和目标面，摩擦系数为0.15，如下图所示

图4 连接关系

02

求解

2.1 载荷步的设置

单击瞬态下的分析设置，把定义根据改成子步，设置初始子步为25，最小子步为20，最大子步为250，将弱弹簧改成程序控制。

2.2 载荷设置

添加一个连接副载荷，选取其中的一个运动副创建旋转速度，转速大小为0-0.1rad/s。

2.3 约束设置

由于本文已添加运动副并且有足够的约束，因此此处不需要在添加约束。

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后处理

3.1 位移结果

图5 位移云图

3.2 应力结果

图6 应力云图

3.3 应变结果

图7 应变云图