基于ANSYS的齿轮结构静力分析

基于ANSYS的齿轮结构静力分析

摘要：本文基于强度分析的原理，利用三维建模软件SOLIDWORKS建立好齿轮模型，然后转换格式利用Pro/E和ANSYS接口，将齿轮模型导入到ANSYS中，从而在一定的载荷和约束作用下对齿轮进行强度分析。强度分析有动态分析和静态分析两种，本文只进行静态分析，分析齿轮的应力应变集中的地方是否合理，并从分析所得到的数据中研究其最大应力是否满足要求，从而完成对齿轮的结构静力分析。

关键词：强度分析 ANSYS 有限元分析 齿轮结构

1前言

齿轮机构可以用来传递任意两轴之间的运动，其传递准确可靠，效率很高，而且齿轮机构是传统和现代机械中应用最为广泛的一种传动机构[1]。在各种零件失效的形式中，齿轮也是最容易出现失效的常见零件之一。而且零件的结构强度分析关系到所设计的机器能否正常工作并达到一定的使用要求，因此对齿轮的强度进行分析是很有必要的。强度分析的目的主要是分析零件的结构强度是否满足要求，分析所用的数据或图表的来源既可以是一些经验公式分析后得到的，也可以是从一些相关的强度分析软件中得到。一般的齿轮都是渐开线齿廓，可以利用相关的软件进行建模，如本文采用了美国参数技术公司开发的建模软件Pro/E进行齿轮建模，然后再导入ANSYS进行强度分析。

2有限元模型的建立

2.1 几何模型的建立

齿轮的基本参数齿轮：模数m=2.5mm，齿数z=33，压力角α=25°，为正常齿制的齿轮，h*a=1，c*=0.25，齿宽b=94mm。

为了更加简便的建模，首先使用SOLIDWORKS软件将齿轮的三维实模型建立好。而且由于是结构静力分析，载荷往往只在一个齿上，为了使分析效率有所提高，又可以节约计算机的分析时间，根据圣维南原理，可将模型进行一定的简化。如图2-1所示。

2.2 模型的导入

2.2.1ANSYS简介

伴随有限元方法理论的发展，为了更好的使用有限元方法理论进行工程问题的分析求解，一些大型软件应运而生，其中就包括了ANSYS。ANSYSA是运用最为广泛的有限元分析软件之一，可以对分析对象进行动态、静态和热传导等分析。它还可以通过对分析对象输入相关属性、添加约束以及载荷后，可以由其相