摘要通过直齿轮渐开线方程的方法建模，并介绍了具体的设计原理。应用大型有限元分析软件ANSYS建立多齿对啮合直齿轮接触有限元模型，将生成的多对齿轮进行标准安装成啮合模型。通过ANSYS转化成由节点及元素组成的有限元模型，进行接触应力的静力学求解，并且利用ANSYS对直齿轮进行了模态分析，说明了新的接触单元法的精确性、有效性和可靠性。随后通过接触问题有限元基本理论的研究，对其进行接触非线性有限元分析。计算结果准确直观，为直齿轮接触应力分析和强度校核提供了更加快速有效的方法。48799

毕业论文关键词：ANSYS；接触；啮合；渐开线；直齿轮；非线性

Abstract  The model is established by a straight gear involute equation method,and it introduces the specific design principles.By the finite element analysis software ANSYS ,we establish multi tooth on the gear contact finite element model, and it will generate much of gear meshing model generates standard installation. Through the ANSYS ,it changes into nodes and element of finite element model, and the static solution of contact stress of spur gear, and the use of ANSYS modal analysis were carried out.The new contact element method is accuracy, validity and reliability. Through subsequent contact finite element study of the basic theory, we carry out the contact nonlinear finite element analysis. The calculated results are accurate and intuitive, so the spur gear contact stress analysis and the intensity examination provides a more rapid and effective method.

Keywords: ANSYS; contact; meshing; involute; spur gear；nonlinear

目录

第一章 绪论-  -1-

1.1 课题研究背景和意义  -1-

1.2 ANSYS软件简介-  -1-

1.3 齿轮固有特性研究现状  -2-

1.4 齿轮非线性接触研究现状  -2-

1.5 本文主要研究内容  -3-

  1.5.1 建立直齿圆柱齿轮的三维实体模型  -3-

  1.5.2 齿轮静力学分析  -3-

  1.5.3 齿轮模态分析  -3-

  1.5.4 齿轮非线性接触分析  -3-

第二章 齿轮三维实体建 -3-

2.1 齿轮三维建模软件的选择-  -3-

2.2 齿轮建模的基本过程-  -4-

  2.2.1 齿轮建模的基本参数-  -4-

  2.2.2 渐开线生成原理-  -5-

  2.2.3 确定齿轮渐开线上关键点坐标-  -8-

  2.2.4 ANSYS齿轮建模  -9-

第三章 齿轮的静力学有限元分析- -16-

3.1 建立齿轮模型 -16-

3.2 网格划分 -16-

3.3 约束条件和施加载荷 -16-

3.4 计算求解和后处理 -17-

3.5 仿真分析和理论结果对比 -20-

第四章 齿轮的模态有限元分析- -21-

4.1 模态分析的必要性 -21-

4.2 模态分析的提取方法-  -22-

4.3 模态分析的步骤-  -22-

  4.3.1 在ANSYS中打开齿轮三维模型文件-  -22-

  4.3.2 定义单元属性和网格划分-  -22-

  4.3.3 加载求解和模态扩展求解-  -23-

  4.3.4 查看结果和后处理-  -23-

4.4 ANSYS齿轮模态结果分析  -24-

第五章 齿轮非线性接触有限元分析- -27-

5.1 经典接触力学方法 -27-

5.2 ANSYS有限元软件的接触分析- -28-

  5.2.1 ANSYS的接触类型和接触方式- -28-

  5.2.2 ANSYS接触算法- -29-

5.3 齿轮有限元接触分析 -30-

  5.3.1 ANSYS软件中建立齿轮啮合模型- -30-

  5.3.2 定义单元属性和网格划分- -30-

  5.3.3 定义接触对- -30-

  5.3.4 约束条件和施加载荷- -31-