ABAQUS齒輪
關注創建者：學有所長 創建時間：2023-03-21
ABAQUS齒輪的視頻教程
齒輪嚙合剛度和傳遞誤差的計算及不同軟件結果的對比并基于Abaqus計算演示
本課程主要為基于Abaqus的齒輪嚙合剛度和傳遞誤差的計算及不同軟件結果的對比，詳細課程主要包括以下內容： 1、齒輪傳動系統的動態激勵系統介紹； 2、介紹了嚙合剛度基礎知識，包括嚙合剛度的定義和嚙合剛度的周期性； 3、介紹了傳遞誤差基礎知識，包括什么是傳遞誤差，傳遞誤差和嚙合剛度的關系； 4、基于Abaqus計算了齒輪的嚙合剛度和傳遞誤差并和其他軟件進行比較； 5、詳細展示了Abaqus
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ABAQUS齒輪的實例教程
abaqus仿真金屬齒輪切齒 ￥30
從hypermesh到abaqus的齒輪切削仿真
設置
（創建 連接線-連接屬性-賦予屬性 這三個步驟省去）
5.3 賦予相關齒輪點質量
（對1、2兩點）
6 邊界條件
7 分析結果
（扭矩曲線）
（角速度曲線）
最后，請大家關注我的微信公眾號“abaqus慢慢來”
齒輪是最常用的零部件之一，起到了傳遞扭矩的作用。為了研究齒輪固有頻率和振型的影響因素，改善齒輪的動態特性，齒輪通過與其它齒狀機械零件（如另一齒輪、齒條、蝸桿）傳動，可實現改變轉速與扭矩、改變運動方向和改變運動形式等功能。
本文運用SolidWorks 三維建模軟件建立齒輪建模，并運用ABAQUS和振動分析理論對模型進行模態分析，用Lanczos算法提取固有頻率，得到齒輪的模態和振型，為優化齒輪的結構設計提供支持。
本文以ABAQUS有限元分析軟件為平臺, 對齒輪進行模態分析, 提取了前6階固有頻率與振型, 通過不同材料和腹板倒角的齒輪選擇，對固有頻率與振型變化趨勢的分析, 為齒輪的結構設計和優化及提供了設計依據, 同時為進一步的動力學分析奠定了基礎。
模態分析的基本理論
1
1.基本理論
模態是機械結構的固有振動特性, 指結構在各頻率下的動態響應, 一個系統的動態響應是其若干階模態振型的綜合。
展開 齒輪有限元模型的建立
1. 齒輪建模
由于直接在abaqus中建立齒輪的模型比較麻煩，故先在solidworks中建立齒輪的三維模型，然后再導入abaqus中。
圖1 齒輪模型
2. 齒輪邊界約束
對齒輪進行模態分析的目的主要是獲得齒輪不同階下的固有頻率和振型，因而不需要對齒輪進行加載，只需約束其邊界條件，根據齒輪的工作條件，對齒輪的內圓柱面和鍵槽面的x、y、z方向的平動位移進行約束。
3. 齒輪網格劃分
對齒輪進行網格劃分，最大整體尺寸為3，幾何次數選擇線性攝動，選取單元類型為四面體單元C3D4。
有限元結果分析
1. 材料不同
不同材料的彈性模量和泊松比及密度不同，進而會影響到齒輪的固有頻率和振型，本文中選擇灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼、碳鋼和合金鋼。通過模態分析查看不同材料對于齒輪固有頻率的影響，因為低階頻率對于結構的振動影響較大，所以僅取了模態的前6階模態分析結果，圖2是齒輪的振型圖以及最大位移振動變化，由于不同材料的振型圖較多，故只選取碳鋼的齒輪的1、3、5階振型圖作為示意。
一階振型圖
三階振型圖
五階振型圖
圖2 碳鋼齒輪的1、3、5階振型圖
由振型圖可以很直觀的看出齒輪的振動形態，觀察到齒根處和輪齒為齒輪的薄弱環節，在低階情況下，通過分析不同材料齒輪的振型圖，可以發現齒輪的振型主要為扭轉和彎曲振動，齒輪的階數越高，振動的位移越大，齒輪振動越劇烈，噪音越大。表1是不同材料的齒輪在不同階下的固有頻率，并將數據繪制成曲線圖，如圖3所示。
展開 Abaqus齒輪仿真與齒輪設計軟件KISSSOFT中齒輪強度值誤差在合理范圍內，所以，只要模型處理較好，網格和單元選擇準確，結果不會差很多。
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Abaqus齒輪磨削仿真案例講解(二)11個月前
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Fukumoto等[4]通過ABAQUS軟件對螺旋齒輪的滲碳和淬火過程的畸變進行了研究。Lee等[5]研究了熱處理過程的力學性能變化，并使用ABAQUS軟件對HSLA鋼的熱處理過程進行了有限元仿真。Silva等[6]設計試驗測量了AISI 4140 C鋼的環形零件，研究了熱處理工藝對畸變的影響，并使用DEFORM-HT模塊的計算結果驗證了試驗結果。
1.2.3 基于有限元法的齒輪齒條嚙合剛度計算
利用有限元分析軟件 ABAQUS 中建立齒輪齒條有限元模型，有限元建模及靜力學分析方法參考文獻[20]中的分析方法進行，通過提取模型的應變能，利用應變能公式得到嚙合剛度。
基于 ABAQUS 的齒輪簡化杯狀體輕量化設計[J].輕工機械,2022,40(4):95-99.
[7] 聞邦椿.產品設計方法學[M].北京:機械工業出版社,2011.
[8] 牛小鐵,董立立.機械結構拓撲優化設計研究現狀及其發展趨勢[J].煤礦機械,2012,33(9):5-7.
使用Abaqus可以分析齒輪在各種工況和狀態下的接觸應力，為強度和壽命設計提供參考。可以使用Python語言在Abaqus環境下對齒輪進行參數化建模和分析二次開發，實現快速建模和分析。
（2）萬向節封套接觸分析
萬向節密封套由橡膠材料制成，其防塵防漏功能，工作中承受大的變形。
Abaqus齒輪仿真與齒輪設計軟件KISSSOFT中齒輪強度值誤差在合理范圍內，所以，只要模型處理較好，網格和單元選擇準確，結果不會差很多。
進行傳動鏈條的有限元分析時，可以利用Abaqus中的非獨立實體（mesh on part）對重復出現的Part進行裝配，從而節省網格劃分的時間。
傳動鏈條Abaqus仿真
非獨立實體引用Part層級的網格
