ansys齒輪剛度的案例
關于齒輪傳動的類型和使用特點 附齒輪傳動的剛度分析和修行方法下載
準雙曲面齒輪傳動
蝸桿傳動
齒輪傳動的特點：
齒輪傳動用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，其圓周速度可達到m/s，傳遞功率可達KW，齒輪直徑可從不到mm到m以上，是現代機械中應用最廣的一種機械傳動。
齒輪傳動與帶傳動相比主要有以下優點：
1.傳遞動力大、效率高；
2.壽命長，工作平穩，可靠性高；
3.能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角兩軸間的運動。
下載地址：齒輪傳動的剛度分析和修行方法
如何在多體動力學模型中評估齒輪嚙合剛度
為了抑制振動，我們可以在齒輪彈性 節點中添加齒輪嚙合阻尼，可以根據嚙合剛度的函數輸入，也可以顯式輸入。當齒輪嚙合剛度變化可獲得時，后一種方法效果很好。如果我們沒有確切的齒輪嚙合剛度變化，則可以使用齒輪和副齒輪的齒輪剛度。可以通過在齒輪上施加載荷并測量撓度來簡單地評估齒的剛度。齒輪剛度也是嚙合周期的函數，盡管作為一個近似值，我們可以將其作為一個恒定的平均值輸入。
計算齒輪嚙合總剛度還需要確定重合度。簡單來說，重合度可以定義為在齒輪與配對齒輪接觸和脫離接觸期間，接觸齒數的平均測量值。為了說明不同的重合度如何影響剛度，我們來研究以下幾
情況 1：重合度為 1
在第一種情況下，只有一對齒在嚙合循環中的所有位置接觸。齒輪齒剛度的典型變化如下所示。
一對接觸齒輪的齒剛度的典型變化。
情況 2：重合度為 2
在這種情況下，兩對齒在嚙合循環中的所有位置都接觸。從下圖可以看出，除了相位差以外，第二對齒的剛度與第一對齒相同。齒輪嚙合的總剛度是單個齒剛度的總和。
當重合度等于 2時，第一對和第二對齒輪的齒輪齒剛度的典型變化。
情況 3：重合度在 1 和 2 之間
在第三種情況下，接觸中的齒對在嚙合循環中的不同位置發生變化。對于某些位置，只有一對齒處于接觸狀態，而在其他位置，則有兩對齒處于接觸狀態。當第二對齒在嚙合循環中失去接觸時，其剛度變為零。這會導致整體齒輪嚙合剛度發生較大波動，從而導致系統振動。
當重合度在 1 和 2 之間時，第一對和第二對齒的齒輪齒剛度的典型變化。
齒輪嚙合剛度對斜齒輪動力學的影響
為了證明齒輪嚙合剛度對齒輪動力學的影響，我們以一對斜齒輪為例來說明。首先進行瞬態研究，以比較剛性齒輪嚙合、恒定剛度的齒輪嚙合和變剛度的齒輪嚙合。
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</p><p><br></p><p>2.2 齒輪強度分析</p><p>（1）材料參數：采用結構鋼進行仿真</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/2199e02198a5bca776b455db287a8028.png"></p><p>（2）模型導入：將catia模型轉成xt格式導入到ansys中</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/58c2849cfc0d21c2af4912a2aae1c19a.png"></p><p>（3）網格劃分：由于涉及到接觸，因此采用高階四面體單元進行網格劃分，在齒輪處對網格進行加密，設置面網格尺寸為2mm。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/7f492d8fd5b2e454067fab0f182df185.png"></p><p>（3）接觸設置：設置主動輪和從動輪，分別將幾何體接地回轉進而實現齒輪轉動。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/c9c909fc6d6501321cee4c254d49645b.png"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/b7345559820a29dfb0458c0c128508c6.png"></p><p>（4）設置齒輪摩擦：設置摩擦系數為0.15，法向剛度設置為因數，法向剛度因數為1，更新剛度設置為每次迭代，界面處理設置為調整接觸。
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</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/c9c909fc6d6501321cee4c254d49645b.png"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/b7345559820a29dfb0458c0c128508c6.png"></p><p>（4）設置齒輪摩擦：設置摩擦系數為0.15，法向剛度設置為因數，法向剛度因數為1，更新剛度設置為每次迭代，界面處理設置為調整接觸。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/cb3811e12ab6c238563f4fcd00f17c1d.png"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/06282077df1e0caa8989077539275c92.png"></p><p>（5）施加旋轉角度30°，設置齒輪溫度為22攝氏度，參見下圖所示。
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如何從Ansys APDL中提取剛度矩陣與質量矩陣？ ￥69
1.引論
經常使用Ansys、Abaqus等一系列有限元分析軟件進行計算、學習的學生或工程師們都會知道在有限元分析建模與計算中剛度矩陣與質量矩陣的重要性。但是由于軟件的黑盒性質，大家往往在實際使用十分成熟的商業化軟件的過程中慢慢忽視了有限元及其衍生出的商業軟件背后的原理與方法。
這時，不管是在學習中還是在工程應用中往往都會遇到一個同樣的問題，那么就是如何將Ansys APDL運行中的產生的各種數據（例如：剛度矩陣、質量矩陣）導出成為我們熟悉的形式或文件格式，從而為我們所用，所分析。
因此我決定寫下此篇文章來幫助很多實際工作或學習中需要用到此類技能的同學、同事們，讓大家更了解Ansys APDL背后的工作原理與數據導出方式。
當然，在社區中早就有大佬回答過了這個問題，并給大家制作了相應的提取矩陣軟件，其軟件具備了簡單、便捷的操作方式，讓很多想要提取剛度矩陣與質量矩陣的同僚們受益，那么我為什么還要寫一篇這樣的文章重新提起這樣一個話題呢？這就又回到了我開頭所說的“原理與方法”，我在此更希望面對想要進一步學習了解軟件背后機理的群體，并在此基礎上保留教學的簡潔性，提供導出矩陣與轉換、列式、求解的源代碼，使其既兼顧基本原理，又可以讓大家直接上手使用，非常的便捷，也避免了很多因為優化不完全導致的運行bug。
2.有限元軟件導出剛度矩陣與質量矩陣的方法
在使用APDL進行求解時，每次在求解完成后都會在工作路徑下生成一個.full文件，而這個文件十分關鍵，其正是剛度矩陣與質量矩陣的所在之處。
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背景
從事結構振動控制、車橋耦合振動、結構健康監測傳感器優化布置、結構動力性能分析等等一系列研究的同仁們應該都面臨過一個同樣的問題—“怎么把結構的剛度和質量矩陣建立出來？”。這對于那些數值分析高手和專家可能不是什么問題；但是對于科研剛入門的新手來說，這個難度還是相當大的。如果都靠自己寫程序來建立有限元模型，則對理論基礎、編程水平都有很高的要求，甚至程序做出來也未必能保證其正確性，是一個很讓人頭疼的問題。
對于一些簡單的被動控制裝置或簡單的動力學分析，當然也可以在有限元分析軟件中構造出裝置組成直接分析（剛度+阻尼類型），但是對于稍復雜一些的控制裝置和耦合分析等問題，會受到平臺功能上的限值，尤其是對于主動和半主動等涉及控制算法的研究來說，基本很難在有限元軟件平臺上實現分析。再加上如果需要對裝置進行參數優化，需要進行多次重復計算，難度就更大。
Ansys、ABAQUS等軟件平臺給我們提供了比較穩定有效的有限元模型建立平臺，通過借助商業軟件來建立模型，再將其中的剛度、質量矩陣導出，是非常可取的一種方法。如果能夠提取出模型的矩陣，明晰計算原理，就能夠很容易的通過自己的程序設計對計算過程進行補充、調整，來達到自己定制的計算分析目的。其實，不僅對于振動控制，比如結構靜動力分析、車橋耦合分析、結構傳感器優化配置方案設計等，都有應用需求。因此，一個能夠便捷的提取結構矩陣的方法就顯得至關重要。
技術鄰平臺已經有大佬提供了ABAQUS軟件剛度和質量矩陣的導出方法。這里補充一下在ANSYS中導出質量和剛度矩陣的方法和小軟件。
2.
展開 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
如何在 Ansys 中對齒輪進行分析？ ￥5
如何在 Ansys 中對齒輪進行分析？
按照以下步驟進行
步驟 1：
按照下面的圖片做
第 2 步：
按照下面的圖片做
步驟3：
按照下面的圖片做
步驟4：
按照下面的圖片做
步驟5：
按照下面的圖片做
第 6 步：
按照下面的圖片做
步驟7：
按照下面的圖片做
步驟8：
按照下面的圖片做
ANSYS workbench齒輪靜結構接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習齒輪接觸的三維模型處理
2、學齒輪連接非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習齒輪靜結構接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 齒輪靜結構接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
ANSYS workbench 齒輪模態分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習齒輪三維模型的處理
2、學習模態分析步的建立
3、學習模態分析的邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 齒輪模態分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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ANSYS workbench齒輪齒條靜結構接觸分析 ￥10
學習非線性靜結構分析步的建立</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51); background-color: rgb(255, 255, 255);">4、學習齒輪齒條靜結構接觸分析的載荷施加</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51); background-color: rgb(255, 255, 255);">案例介紹：</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51); background-color: rgb(255, 255, 255);">所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
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ANSYS正齒輪組 - 應力評估
正齒輪的齒與安裝齒輪的軸的軸線平行，在平行軸之間傳輸動力。為了保持恒定的角速度比，兩個嚙合的齒輪必須滿足齒輪傳動的基本定律：齒的形狀必須使得兩個齒接觸點的共同法線必須始終通過中心線上的固定點。接觸點稱為節點。
目的是評估扭矩傳遞過程中的最大應力。根據工程判斷，最大應力發生在接觸點或由于
齒彎曲而導致的齒根處。
由于深度方向上沒有變形的限制，即齒輪可以在深度方向上自由膨脹（或收縮），因此它被建模為平面應力問題。
步驟 1：概述
正齒輪的齒與安裝齒輪的軸的軸線平行，在平行軸之間傳輸動力。為了保持恒定的角速度比，兩個嚙合的齒輪必須滿足齒輪傳動的基本定律：齒的形狀必須使得兩個齒接觸點的共同法線必須始終通過中心線上的固定點。接觸點稱為節點。
目的是評估扭矩傳遞過程中的最大應力。根據工程判斷，最大應力發生在接觸點或由于齒彎曲而導致的齒根處。
由于深度方向上沒有變形的限制，即齒輪可以在深度方向上自由膨脹（或收縮），因此它被建模為平面應力問題。
第 2 步：工程數據（材料模型）
本教程選定的材料是“結構鋼”，它是 ANSYS Workbench 中的默認材料。
展開 ansys2021齒輪潤滑Fluent求解 ￥50
本案例詳細講述了齒輪箱油潤滑的建模仿真方法。
ANSYS中整體、單元剛度和質量矩陣的提取
這時用編輯器打開cp.out文件，可以看到按單元寫出的質量、剛度等矩
陣
ANSYS中整體、單元剛度和質量矩陣的提取.rar
ANSYS剛度矩陣的提取與解析(python解析）
就ansys如何提取剛度矩陣、如何解讀提取的文檔以及利用Python進行解析。
在workbench中實現整個過程的參數化過程除了前幾次文章介紹的模型與網格，還應該包括材料參數的參數化定義。利用Python進行二次開發能夠實現材料參數的自由定義，比如來源于excel表格或者文檔的數據，通過Python代碼的自動讀取，參與到實際的有限元分析進程中。
結構有限元最后的求解過程總是歸結到求解一個大型矩陣方程Ax=b，對于一些情況還需要考慮質量矩陣M和阻尼矩陣C。有限元程序在組裝完所有單元的剛度矩陣后，考慮模型所施加的約束和載荷，最終將剛度矩陣進行一些處理，例如乘大數法，變成Ax=b的形式，其中A是剛度矩陣，b是節點載荷，x為待求的節點位移，A和b全為已知量。
基本上各類有限元軟件均能夠提取模型的剛度矩陣，此次針對剛度矩陣的提取與解析做一個例子，采用的軟件是ANSYS經典。
在ANSYS中建立一個簡單的模型，劃分網格后共12個節點，定義材料參數，施加約束和載荷后求解。有限元模型如下所示。
待求解結束后，會在工作目錄下生成一個后綴為full的文件，之后即可進行剛度矩陣的提取。
通過主菜單，如下所示。
選擇Matrix后，彈出如下所示的界面。
其中，File to be read需要指定工作目錄下生成的full文件，Name of file to write為所導出剛度矩陣的文件名稱；Output matrix file format表示文件格式，還有Binary，生成的是文檔文件，選擇Ascii即可；Matrix to write表示輸出的是剛度矩陣/質量矩陣還是阻尼矩陣；RHS選項表示是否同時輸出右端項，也即是Ax=b中的b。
打開生成的剛度矩陣文檔，如下所示。
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