ansys标准齿轮模态分析

《ansys标准齿轮模态分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、ANSYS标准齿轮模态分析曾金石20094420214南华过控092班摘要：标准齿轮在工业生产中有着重要的作用，本文介绍了模态分析的基本原理，利用ANSYS对标准齿轮建模，由于结构的振动特性决定结构对于各种动力载荷的响应情况，所以在准备进行其他动力分析之前首先要进行模态分析。了解齿轮模型的固有频率、已扩展的振型及相对应力和力分布。关键词：ANSYS模态分析齿轮ModalanalysisofstandardgearbaseonANSYSStandardgearplaysanimportantroleinindustrialproduction,inth

2、isarticleIwillintroducethebasicprinciplesofmodalanalysis.UsingANSYSmodelingstandardgear.structureduitothevibrationcharacteristicsofthestructureforavarietyofdynamicloadresponse.Sountilyouarereadytocarryourotherdynamicanalysismustfirstmodelanalysis.Understandingofthenaturalfreque

3、ncyofthegearmodelhasbeenextendedshapesandtherelativestressandforcedistribution.Abstract:ANSYSModalanalysisStandardGear前言：齿轮传动是机械传动中最重要的传动部件，被广泛的应用在各个生产领域中，经常用在重要的场合；传动齿轮在工作过程中受到周期性载荷力的作用，有可能在标定转速内发生强烈的共振，动应力急剧增加，致使齿轮过早出现扭转疲劳和弯曲疲劳。静力学计算不能完全满足设计要求，因此有必要对齿轮进行模态分析，研究其振动特性，得到固有频率和主振

4、型(自由振动特性)。同时，模态分析也是其它动力学分析如谐响应分析、瞬态动力学分析和谱分析的基础。本文运用有限元软件ANSYS对标准齿轮进行模态分析，为齿轮动态设计提供了有效的方法。模态分析简介由弹性力学有限元法，可得齿轮系统的运动微分方程为：（1）式中，，，分别为齿轮质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；分别为齿轮振动加速度向量、速度向量和位移向量，、、分别为齿轮振动加速度向量、速度向量和位移向量，；为齿轮所受外界激振力向量，。若无外力作用，即，则得到系统的自由振动方程。在求齿轮自由振动的频率和振型即求齿轮的固有频率和固有振型时，阻尼对它们影响不大，因此，可

5、以作为无阻尼自由振动问题来处理[2]。无阻尼项自由振动的运动方程为：（2）如果令则有代入运动方程，可得(3)式中为第I阶模态的固有频率，为第I阶振型，。齿轮建模要求在ANSYS中直接利用ANSYS中的建模步骤选用brick20node186实体单元类型，设有齿顶直径：24mm、齿底直径：20mm、齿数：10、厚度：8mm，中间厚度：3mm。弹性模量2.06e11、密度：7.8e3kg/m3标准齿轮模型.建立齿轮模型及划分网格启动ANSYS，首先设定分析作业和标题，然后定义单元类型选折brick20node189实体单元。定义材料属性，考虑惯性力的静力

6、分析中必须定义材料的弹性模量和密度。之后建立齿轮面，用当前定义的面创建一个体（圆柱体）——详情请参照ANSYS10.0机械设计高级应用实例。此单元具有20个节点，对复杂形状具有较好的适应性。由于计算齿轮处于自由状态时的模态值，所以对齿轮不施加外载荷。选择ANSYS中的模态分析模块，运行有限元程序。ANSYS提供了7种模态提取方法，本文采用BlockLanczos法。划分好网格的有限元模型如下图所示：图2ANSYS网格划分加载求解当轮缘的边界范围达到一定大小时，邻齿及轮体对单个轮齿振动模态的影响可忽略不计。因此，可以将轮缘的边界当作全约束处理[4]。定

7、义求解类型和选项定义分析类型。选择Modal(模态分析)选项，在ModelAnalysis对话框。选择BlockLanczos作为模态提取方法，输入提取的模态数目10。对模型求解计算。扩展求解选择在ExpansionPass对话框，选择[EXPASS]Expansionpass，使其状态从off变为on，单击OK按钮。在ExpandModes对话框，参照图3所示对其进行设置，单击OK按钮。图3扩展参数设置对齿轮模态分析进行条件设置后，选择SolvecurrentLS命令，ANSYS开始求解计算。查看特征振型单击菜单MainMenu→GeneralPo

8、stProc→ReadResults→FirstSet，读入第1阶振型的数据。单击菜单MainMenu→Ge