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前幾天有讀者在公眾號(hào)上私信筆者，想讓筆者做一個(gè)齒輪運(yùn)動(dòng)仿真。今天筆者便使用ANSYS Workbench的Transient Structural（瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)）模塊，模擬一下齒輪傳動(dòng)。

Step1： 建立齒輪副模型。

筆者使用PTC公司的Creo2.0，通過(guò)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，建立了一個(gè)齒輪副，兩個(gè)齒輪相同，參數(shù)為：齒數(shù)20，模數(shù)2。

Step2： 導(dǎo)入齒輪副模型。

導(dǎo)入Creo建立的幾何模型，雙擊Model進(jìn)入Mechanical。

Step4： 建立摩擦接觸。

建立摩擦接觸，摩擦系數(shù)設(shè)置為0.2；接觸面為齒輪1的齒面，目標(biāo)面為齒輪2的齒面；將Formulation接觸算法設(shè)置為Pure Penalty純罰函數(shù)法，其他設(shè)置保持默認(rèn)。

Step5： 網(wǎng)格劃分 。

為了節(jié)約計(jì)算時(shí)間，網(wǎng)格設(shè)置使用默認(rèn)設(shè)置，網(wǎng)格尺寸為1.5mm。

Step6： 建立轉(zhuǎn)動(dòng)副 。

我們要讓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，需要在齒輪中心建立一個(gè)Revolve Joint轉(zhuǎn)動(dòng)副。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的參照物是大地，所以我們選擇Body-Ground，具體設(shè)置方法如下圖一。在Details of Revolute - Ground To chilun.prt\CHILUN中，把Mobile中的Scope選擇為齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)孔面，如下圖二所示，其余設(shè)置保持默認(rèn)。同樣的方法，設(shè)置齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)副。創(chuàng)建好的轉(zhuǎn)動(dòng)副如下圖三所示。

Step7： 分析設(shè)置 。

1. 分析時(shí)間設(shè)置為5s；設(shè)置方法如下：點(diǎn)擊Analysis Settings，在Details of Analysis Settings中，將Step Controls的Step End time設(shè)置為5s。

2. 打開(kāi)自動(dòng)時(shí)間步，采用子步形式。方法如下：點(diǎn)擊Analysis Settings，在Details of Analysis Settings中，將Step Controls的Auto Time Stepping設(shè)置為On，Define By設(shè)置為Substeps；

3. 初始子步設(shè)置為50，最小子步設(shè)置為40，最大子步設(shè)置為80。方法如下：點(diǎn)擊Analysis Settings，在Details of Analysis Settings中，將Step Controls的initial  Substeps設(shè)置為50，Minimum Substeps設(shè)置為40，Maximum Substeps 設(shè)置為80；其余采用默認(rèn)設(shè)置。

Step8： 載荷及邊界條件 。

齒輪1設(shè)置為主動(dòng)輪，施加載荷為運(yùn)動(dòng)副載荷Joint Loads（如下圖一），運(yùn)動(dòng)副載荷類型為轉(zhuǎn)速 Rotational Velocity（如下圖二），設(shè)置轉(zhuǎn)速為0.3rad/s。為了便于收斂，我們使用斜坡加載方式，具體設(shè)置如下。

齒輪2設(shè)置為從動(dòng)輪，施加載荷為運(yùn)動(dòng)副載荷Joint Loads，運(yùn)動(dòng)副載荷類型為扭矩 Moment，設(shè)置阻力矩為10N · mm。

Step9：求解與后處理 。

計(jì)算結(jié)果如下：

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