ansys齒輪轉子的案例
電機轉子、皮帶輪、齒輪、葉輪偏心的振動分析
偏心的轉子：
就是軸的幾何中心線與轉子的中心不重合的轉子。這就導致了在旋轉的中心線的一側比另一側更大的重量，從而引起軸以不規則的軌跡的擺動。這是固有的不穩定的問題，是潛在的故障源，或振動源。有時雖然可通過動平衡“平衡掉”部分偏心距的影響，但是更多的擺動運動仍然保留。如果該轉子偏心距較大的話，甚至不可能對轉子進行很好的動平衡。現在強調愈來愈高的旋轉速度，因此使消除偏心距非常重要。
一、偏心的皮帶輪振動特征
皮帶輪偏心，最大的振動常出現在皮帶拉伸方向，振動頻率為偏心的皮帶輪的1X。偏心的皮帶輪是皮帶傳動中不希望存在的振動的主要原因之一，目前，經常用動平衡方法來修正皮帶輪的偏心距引起的振動問題。
二、偏心的齒輪振動特征
齒輪偏心，最大的振動將出現在兩個齒輪中心連線方向，和偏心的齒輪的1X轉速頻率。其振動特征信號類似于這個齒輪的不平衡，但是它不是不平衡。如果齒輪的偏心距明顯，當齒輪的齒與匹配的齒一起被迫進入和退出嚙合時對齒輪的齒產生非常高的動態載荷。
可對具有1X較大振動的齒輪進行相位分析，以確定是不平衡還是偏心距引起的振動。偏心的齒輪不僅促使產生1X的大振動而且還產生高幅值的齒輪嚙合頻率及其諧波，在嚙合頻率兩側伴有高于正常幅值的邊帶頻率，邊帶頻率為偏心齒輪的1X頻率。有時，這些邊帶頻率將為偏心的齒輪的2X轉速頻率。這些邊帶將調制齒輪嚙合頻率本身的幅值。
展開 『分享』齒輪一轉子一滑動軸承系統
本文應用求周期解的數值計算方法—— 打靶法和判定周期解穩定性的Floquet
乘子研究j齒輪一轉子一滑動軸承糸統中齒輪嚙臺時變剛度，滑動軸承非線性特性對
轉子糸統不平衡響應和失穩的影響，并比較j平衡位置失穩和不平衡響應周期解失
穩，以及按雙軸計算與單軸計算結果的差別，為I程設計理論計算提供基礎。
齒輪—轉子—滑動軸承系統時變非線性動力特性研究.pdf
ANSYS Workbench模擬齒輪箱變速器齒輪嚙合 ￥19.89
</p><p><br></p><p>1.2 Ansys有限元分析軟件</p><p>1.2.1 Ansys軟件特點</p><p>在ANSYS 7.0版本問世之前，ANSYS公司致力于研發其核心產品ANSYS。這一版本通過其仿真效果的卓越和效率的顯著，贏得了工程界的廣泛贊譽。然而，盡管取得了如此成就，該版本在仿真模擬操作方面存在明顯的不足，即用戶必須通過編寫復雜的程序才能進行仿真，這限制了其在工程領域的普及應用。</p><p>隨著ANSYS公司成功推出ANSYS Workbench這一新型號，局面發生了轉變。ANSYS Workbench以其創新的用戶界面和工作流程，簡化了仿真過程，極大地提升了用戶體驗，因此迅速被廣泛應用，其普及程度甚至超越了傳統的ANSYS經典版本。目前，ANSYS Workbench已經發展到24.0版本，繼續引領著行業的進步。</p><p>ANSYS Workbench作為一個先進的仿真平臺，具備分析和模擬復雜機械系統的能力。它涵蓋了結構靜力學、結構動力學、剛體動力學、流體動力學、結構熱力學、電磁場分析以及多物理場耦合分析等多個領域。這些功能使得工程師能夠對機械系統進行全面的性能評估，從而優化設計，提高產品的可靠性和性能。</p><p>在結構靜力學方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態載荷下的響應，包括應力、應變和位移等參數。在結構動力學分析中，該平臺可以模擬結構在動態載荷下的行為，如振動和疲勞。剛體動力學分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時的運動情況。</p><p>流體動力學模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動行為，這對于設計高效的流體傳輸系統至關重要。結構熱力學分析則關注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應力。
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</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/2f499e2a984aebe7760bc7c6d688cd60.png"></p><p>（7）計算結果</p><p>最大變形云圖如下圖所示，可以看到主動輪最大變形為21.648mm，位于主動輪的齒輪面處，從動輪的最大變形為21.648mm，位于從動輪的齒輪面處，而設置回轉的齒輪內環處的變形幾乎為0，最大變形從齒輪面向內齒輪逐漸遞減。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/9796ba176812e6a110f1d79d1ecb5fe5.png"></p><p>最大應力云圖如下圖所示，可以看到主動輪最大應力為277.22Mpa，位于齒輪面的嚙合處，而未嚙合處齒輪應力為0。</p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/929ba16b84023f837611020c6e73990b.png"></p>
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轉子動力學ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉子動力學 臨界轉速 軸承
轉子動力學ansys仿真流程方法
工程中的回轉機械，如渦輪機、電機等，在運轉時經常由于轉軸的彈性轉子偏心而發生橫向彎曲振動。當轉速增至某個特定值時，振幅會突然加大，振動異常激烈，當轉速超過這個特定值時，振幅又會很快減小。使轉子發生激烈振動的特定轉速稱為臨界轉速。工程師要做的就是查找轉子系統的臨界轉速，從而將系統修改轉速或者添加一定的支撐，來避開臨界轉速。
要獲取臨界轉速，那么ansys軟件就可以根據模型來計算臨界轉速。理論狀態下轉子系統包括：轉軸、轉軸上的圓盤、兩側軸承以及不平衡的質量，如圖所示。
那么如何進行坎貝爾圖的計算和提取呢？在ANSYS軟件中有三種方法來計算臨界轉速，如下所示：
第一種為梁單元方法，建立一根軸線，不同的位置給定不同的半徑和質量點來計算。
第二種為三維實體方法，建立完整的三維模型，模型是軸對稱模型，所以默認的模型是完全的不偏心的，所以需要添加偏心的質量點。
第三種為ANSYS workbench中新功能，概念模型，建立二維的截面模型來代替三維模型，計算量能夠顯著的減少，加快計算速度，但是結果并沒有差別。
本次流程以第三種方式來展示仿真分析的流程方法，基本操作過程三種近似相同。分析模塊是采用模態分析來進行的。
1.模型的建立
首先要將三維模型進行處理，將三維模型切割，提取中間的截面，如圖所示。
打開workbench中的模態分析模塊，設置對稱選項，如下圖所示。默認的模型不會出現對稱的設置，需要選中model狀態下插入對稱、接觸、遠端點等選項.
設置好之后在對稱目錄下插入General Axisymmetric，該方法是ANSYS獨有的一種簡化方法，可以使用二維平面表示三維物體，簡化計算量.
表示二維軸對稱的操作方式的選項如下圖所示，設置坐標和對稱軸及平面數量。
展開 ANSYS Workbench 轉子動力學：單盤轉子臨界轉速
通常，離心壓縮機軸的額定工作轉速n或者低于轉子的一階臨界轉速，n1，或者介于一階臨界轉速n1與二階臨界轉速n2之間。前者稱作剛性軸，后者稱作柔性軸。
剛性軸要求： n ≤ 0.7n1;柔性軸要求： 1.3nl≤n≤0.7n2.
坎貝爾圖——就是監測點的振動幅值作為轉速和頻率的函數，將整個轉速范圍內轉子振動的全部分量的變化特征表示出來，在坎貝爾圖中橫坐標表示轉速，縱坐標表示頻率，其中強迫振動部分，即與轉速有關的頻率成分，呈現在以原點引出的射線上，振幅用圓圈來表示，圓圈直徑的大小表示信號幅值的大小，而自由振動部分則呈現在固定的頻率線上。
遠端位移——Remote displacement 可以進行位移和角度旋轉的同時加載；Remote displacement的作用原理為使用MPC接觸對進行控制,即在remote displacement作用位置上產生接觸單元,作用點上產生一個控制功能的節點,遠端位移通過約束節點,然后將約束的具體數值分配給作用位置上。
下面通過案例來一起學習一下ANSYS求解單盤轉子臨界轉速。
展開 轉子動力學系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉子臨界轉速 ￥49
多軸轉子模型
轉子動力學系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態轉子動力學分析
轉子動力學系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉子臨界轉速
轉子動力學系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應用
轉子動力學系列（七）：帶支承結構的復雜轉子分析
轉子動力學系列（六）：考慮預應力的轉子動力學分析
轉子動力學系列（五）：隨轉速變剛度和變阻尼的模擬
轉子動力學系列（四）：不同軸承單元對比（COMBIN14和COMBI214）
轉子動力學系列（三）：不同建模單元對比（BEAM188與SOLID186）
轉子動力學系列（二）：不平衡響應分析
轉子動力學系列（一）：臨界轉速與坎貝爾圖
展開 轉子動力學分析 ansys 命令流 ￥15
對于定軸轉動而言，當軸上安裝的齒輪，鏈輪等存在偏心時，出現動反力，導致振動，產生噪聲，降低了軸承的壽命。尤其當軸的轉速增加接近軸的臨界轉速時，軸可能會共振而斷裂。因此在機械設計中，這類問題有著重要的地位。
這類問題在力學中屬于轉子動力學，ANSYS為之提供了專門的支持。
頻率
附件為帶彈簧的轉子動力學命令流。
ANSYS中的轉子動力學計算
最近看到安世亞太的雷先華寫的一篇文章,介紹了ANSYS轉子動力學的計算功能.較有啟發性.
轉子動力學是固體力學的一個重要分支，已主要研究旋轉機械的「轉子一支承」，系統在旋轉狀態下的振動、平衡和穩定性問題，其主要研究內容有兒個方面 :臨界轉速、動力響應、穩定性、動平衡技術和支承設計。在旋轉機械研究設計中，轉子動力學的性能分析是極其重要的一個方面。
傳統的轉子動力學分析采用傳遞矩陣方法進行，由于將大量的結構信急簡化為極為簡單的集中質量一梁模型，不能確保模型的完整性和分析的準確度；而有限元在處理轉子動力學問題時，可以很好地兼顧模型的完整性和計算的效率，但多年來轉子的「陀螺效應」一直是制約轉子動力學有限元分析的「瓶頸」問題。ANSYS很好地解決了動力特性分析中「陀螺效應」影響的問題，而且陀螺效應的考慮不受計算模型上的限制，使得轉子動力學有限元分析變得簡單高效。
本文對ANSYS的轉子動力學計算功能進行簡要介紹。
ANSYS中的轉子動力學計算.pdf
展開 ANSYS 轉子動力學指導
ansys_rotordynamic_analysis_guide.part2.rar
ansys_rotordynamic_analysis_guide.part1.rar
ANSYS workbench錐齒輪嚙合瞬態動力學分析 附ANSYS Workbench 下載
下載地址：ANSYS Workbench 15.0完全自學一本通
基于ansys的電機轉子的動力學分析
基于ansys的電機轉子的動力學分析
此文使用BEAM188單元模擬轉子的軸，使用MASS21單元模擬轉子，使用COMBI模擬軸承建立了電子轉子的有限元模型，并且進行了諧響應分析找出了兩個共振點分別是162Hz和240Hz，得出ansys可以很好的解決轉子動力學問題。
文章地址：http://www.docin.com/p-54444168.html#
ANSYS WORKBENCH中關于轉子動力學的新功能介紹
圖3 坎貝爾圖
參考
^轉子動力學ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉子動力學 臨界轉速 軸承 https://www.yqgqt.org.cn/post/1913385
ANSYS中的轉子動力學計算
轉子動力學是固體力學的一個重要分支，已主要研究旋轉機械的「轉子一支承」，系統在旋轉狀態下的振動、平衡和穩定性問題，其主要研究內容有兒個方面:臨界轉速、動力響應、穩定性、動平衡技術和支承設計。在旋轉機械研究設計中，轉子動力學的性能分析是極其重要的一個方面。
傳統的轉子動力學分析采用傳遞矩陣方法進行，由于將大量的結構信急簡化為極為簡單的集中質量一梁模型，不能確保模型的完整性和分析的準確度；而有限元在處理轉子動力學問題時，可以很好地兼顧模型的完整性和計算的效率，但多年來轉子的「陀螺效應」一直是制約轉子動力學有限元分析的「瓶頸」問題。ANSYS很好地解決了動力特性分析中「陀螺效應」影響的問題，而且陀螺效應的考慮不受計算模型上的限制，使得轉子動力學有限元分析變得簡單高效。
ANSYS中的轉子動力學計算.pdf
展開 基于ANSYS的轉子動力學分析
本文對ＡＮＳＹＳ的轉子動力學計算功能及理論基礎進行說明，在此基礎上通過一個簡單算例將ＡＮＳＹＳ實體單元建模獲得的轉子臨界轉速與集中參數模型所得的結果進行對比，驗證了實體單元分析的有效性。最后通過一個復雜實例說明轉子動力學實體單元建模的應用。
基于ANSYS的轉子動力學分析.pdf
