案例9 - 斜齿轮谐响应分析

1.案例介绍

齿轮传动是机械传动最重要的传动部件，被广泛的应用在各个生产领域中。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。对其进行谐响应分析可以帮助工程师更好地理解斜齿轮系统的振动特性，指导优化设计、预测寿命、诊断故障等工作，从而提高斜齿轮系统的可靠性和性能。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何导入几何，自动生成网格
  • 学习如何导入模型网格
  • 学习如何设置模型与材料相关选项
  • 学习如何求解计算
• 后处理结果分析展示
  • 兴趣点结果
  • 结果云图

步骤一：导入网格

进入谐响应分析模块，点击“网格”，“类型”选择“上传网格”，点击“上传网格”，本案例网格名为Mgear。如下图所示：

步骤二：兴趣点

点击“兴趣点”后的“+”，通过坐标，选择两个兴趣点。

步骤三：接触设置

本案例无接触

步骤四：单元设置

单元设置主要目的是设置单元类型，在响应谱分析模块中，单元类型可以设置为三维完全积分单元与三维缩减积分单元两种；网格类型可分为一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时，可对子模型进行单元设置。设置如下图所示：

步骤五：材料设置

点击“材料”，进入材料库选择材料“钢”，将体组赋予钢的材料属性。

步骤六：边界条件与载荷

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“位移约束”，限制X向位移为0，Y/Z向不约束。施加位置为内表面centerhole；

再次添加边界荷载“离心力荷载”，在X向给一个1rad/s的转速，作用在整个体组上。其余设置参照图示。

步骤七：求解器设置

采用默认设置

步骤八：时间步&资源

点击“时间步&资源”，在“激励频率”处选择“频率列表”，“起始频率”为1，“结束频率”为10，“频率步进”为2，“计算核数”为16核，“最大计算时间”3600s。

步骤九：结果配置&计算

1）物理场 物理场添加如下图所示：其中包含系统默认设为物理场，非默认的物理场需要点击“物理场”后的“+”进行选择添加。

2）兴趣点结果提取 激活兴趣点开关，并选择相应的物理量及其分量。

3）点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：

步骤十：结果展示

点击“仿真计算”前“+”，可以看见两种计算结果。

1）兴趣点结果提取

2）结果云图

总位移：

总应力（将最大值调至6次方级）：

等效应力（将最大值调至6次方级）：