ansys 齒輪潤滑的案例
ansys2021齒輪潤滑Fluent求解 ￥50
本案例詳細(xì)講述了齒輪箱油潤滑的建模仿真方法。
TwinMesh外齒輪模塊應(yīng)用拓展——齒輪箱潤滑
前面一文提到的非標(biāo)齒輪泵的仿真，是通過TwinMesh生成完標(biāo)準(zhǔn)齒輪轉(zhuǎn)子網(wǎng)格后，在CFX中額外添加槽坑網(wǎng)格組合實現(xiàn)的。我們從上一個應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)，基于TwinMesh標(biāo)準(zhǔn)模板生成的case其實是在CFX中一套動網(wǎng)格的設(shè)置，用戶可以在生成的case基礎(chǔ)上增加或者修改一些設(shè)置，包括邊界條件、材料屬性，甚至是流體區(qū)域。
相信做過齒輪變速箱甩油仿真的童鞋一定會有印象，兩齒嚙合過程中的網(wǎng)格重構(gòu)讓人十分頭疼，如果沒有足夠的動網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置經(jīng)驗，網(wǎng)格很容易因為拉扯過大出現(xiàn)扭曲度特別差甚至是負(fù)網(wǎng)格以至于計算中斷的情況。而TwinMesh的六面體網(wǎng)格方法可以確保不同嚙合位置都有優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)格質(zhì)量，確保計算的順利進(jìn)行。今天我們就簡單的來演示下如何利用TwinMesh的外齒輪模板實現(xiàn)變速箱甩油的仿真。
本例: 一級減速器幾何模型
Step1：齒輪二維型線提取
在ANSYS DesignModeler中提取二維型線數(shù)據(jù)，用于TwinMesh的輸入
Step2：將二維型線數(shù)據(jù)導(dǎo)入TwinMesh設(shè)置兩齒幾何結(jié)構(gòu)，生成嚙合轉(zhuǎn)子網(wǎng)格（詳細(xì)設(shè)置步驟可參考往期關(guān)于外嚙合齒輪泵仿真專題）
Step3：在ANSYS SpaceClaim或DesignModeler中將非轉(zhuǎn)子部分的流場域抽取出來，并在ANSYS Meshing中劃分該域網(wǎng)格
Step4:利用TwinMesh自動輸出case功能，創(chuàng)建CFX求解文件，調(diào)整進(jìn)出口邊界設(shè)置，并在Domain選項中添加VOF設(shè)置，設(shè)置初始液位高度等。
展開 TwinMesh外齒輪模塊應(yīng)用拓展——齒輪箱潤滑
前面一文提到的非標(biāo)齒輪泵的仿真，是通過TwinMesh生成完標(biāo)準(zhǔn)齒輪轉(zhuǎn)子網(wǎng)格后，在CFX中額外添加槽坑網(wǎng)格組合實現(xiàn)的。我們從上一個應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)，基于TwinMesh標(biāo)準(zhǔn)模板生成的case其實是在CFX中一套動網(wǎng)格的設(shè)置，用戶可以在生成的case基礎(chǔ)上增加或者修改一些設(shè)置，包括邊界條件、材料屬性，甚至是流體區(qū)域。
相信做過齒輪變速箱甩油仿真的童鞋一定會有印象，兩齒嚙合過程中的網(wǎng)格重構(gòu)讓人十分頭疼，如果沒有足夠的動網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置經(jīng)驗，網(wǎng)格很容易因為拉扯過大出現(xiàn)扭曲度特別差甚至是負(fù)網(wǎng)格以至于計算中斷的情況。而TwinMesh的六面體網(wǎng)格方法可以確保不同嚙合位置都有優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)格質(zhì)量，確保計算的順利進(jìn)行。今天我們就簡單的來演示下如何利用TwinMesh的外齒輪模板實現(xiàn)變速箱甩油的仿真。
本例: 一級減速器幾何模型
Step1：齒輪二維型線提取
在ANSYS DesignModeler中提取二維型線數(shù)據(jù)，用于TwinMesh的輸入
Step2：將二維型線數(shù)據(jù)導(dǎo)入TwinMesh設(shè)置兩齒幾何結(jié)構(gòu)，生成嚙合轉(zhuǎn)子網(wǎng)格（詳細(xì)設(shè)置步驟可參考往期關(guān)于外嚙合齒輪泵仿真專題）
Step3：在ANSYS SpaceClaim或DesignModeler中將非轉(zhuǎn)子部分的流場域抽取出來，并在ANSYS Meshing中劃分該域網(wǎng)格
Step4:利用TwinMesh自動輸出case功能，創(chuàng)建CFX求解文件，調(diào)整進(jìn)出口邊界設(shè)置，并在Domain選項中添加VOF設(shè)置，設(shè)置初始液位高度等。
展開 合適的齒輪箱潤滑
因此，判斷給定工況下的齒輪箱的運(yùn)行參數(shù)，以及這種工況下需要的潤滑條件就變得非常重要。
齒輪箱的潤滑方式
這也是我們一般在齒輪箱應(yīng)用中，很少見到脂潤滑的最主要的原因。
不管是脂潤滑還是油潤滑，使用合適的和適量的潤滑劑都很重要，這對于潤滑脂尤其重要。使用過少的潤滑會阻止形成足夠的潤滑膜，但過多的潤滑（尤其是油脂）會增加粘性阻力并導(dǎo)致功率損失。
油浴潤滑
油浴潤滑，或者說飛濺潤滑使我們經(jīng)常能在各種設(shè)計的齒輪箱中用到的潤滑方式，包括所有的齒輪形勢，螺旋齒輪、直齒輪和錐齒輪齒輪箱。這種方法之所以被稱為油浴潤滑，它有一個充滿（或部分充滿）油的油箱。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時，部分齒輪，或者某一個齒輪的一部分會浸入油浴中，并將油濺到其他齒輪和軸承上。
因此，如果輪齒完全浸沒是，就會出現(xiàn)我們稱之為“攪動”的情況。
從本質(zhì)上講，這種“攪動”是指齒輪或軸承因為液體阻力的原因，必須更加努力地“推動”潤滑油。打個比方：當(dāng)我們沿著海灘走的時候，如果海水只是穿過腳踝，行走是相對容易的；但當(dāng)你走到海水摸過膝蓋的位置時，往前走就會變得吃力；如果你繼續(xù)往深水出走，就會發(fā)現(xiàn)行走變得越來越費(fèi)力。
當(dāng)然，飛濺潤滑的有效性在很大程度上取決于齒輪的速度。
展開 齒輪 潤滑 仿真 CAE
齒輪 潤滑 仿真 CAE
齒輪箱飛濺潤滑仿真
實時觀察潤滑油的飛濺狀態(tài)和分布，為潤滑涉及做改善
Xflow齒輪箱潤滑仿真
只展示幾張截圖，如果需要源文件或者想要交流學(xué)習(xí)的請私下聯(lián)系我。
LS-DYNA，齒輪傳動系統(tǒng)飛濺潤滑仿真
齒輪傳動系統(tǒng)飛濺潤滑，SPH方法，技術(shù)要點(diǎn)：六面體網(wǎng)格劃分、型腔SPH粒子生成、接觸方式設(shè)置等，歡迎技術(shù)合作，郵箱：513484528@qq.com
齒輪油：工業(yè)設(shè)備的 “潤滑衛(wèi)士”，守護(hù)傳動系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)
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</figure>
</figure><p><br></p><p>齒輪油最核心的作用是潤滑減磨。齒輪傳動過程中，齒面間會產(chǎn)生高強(qiáng)度的擠壓、滑動與沖擊摩擦，若無有效潤滑，金屬表面直接接觸將導(dǎo)致嚴(yán)重磨損、咬合甚至卡死。優(yōu)質(zhì)齒輪油能在齒面形成一層均勻穩(wěn)定的油膜，填補(bǔ)齒面微小劃痕與間隙，將干摩擦轉(zhuǎn)化為油膜間的液體摩擦，大幅降低摩擦系數(shù)，減少齒面磨損、點(diǎn)蝕、膠合等故障風(fēng)險，延長齒輪與傳動系統(tǒng)的使用壽命。尤其在高負(fù)荷、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的工況下，這種潤滑保護(hù)作用更為關(guān)鍵，可避免設(shè)備因摩擦損耗導(dǎo)致的停機(jī)維修與成本增加。 冷卻降溫是齒輪油的另一重要功能。齒輪高速嚙合傳動時，摩擦?xí)a(chǎn)生大量熱量，若熱量無法及時散發(fā)，將導(dǎo)致齒輪溫度升高、油品變質(zhì)，甚至引發(fā)齒輪變形、密封件老化等問題。齒輪油在循環(huán)流動過程中，能快速吸收齒面摩擦產(chǎn)生的熱量，并通過油箱、冷卻系統(tǒng)將熱量導(dǎo)出，維持齒輪傳動系統(tǒng)在適宜的工作溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，保障設(shè)備穩(wěn)定性，防止因過熱導(dǎo)致的性能衰減或故障。 密封防護(hù)能力同樣不可或缺。齒輪油能在齒輪箱內(nèi)部形成密封層，阻止外部的灰塵、水分、雜質(zhì)等侵入齒面與傳動機(jī)構(gòu)，避免污染物造成的額外磨損與腐蝕；同時，油膜可隔絕空氣與金屬表面接觸，減少齒輪、軸承等部件的氧化銹蝕，尤其在潮濕、多塵的工業(yè)環(huán)境中，這種防護(hù)作用能有效延長設(shè)備的維護(hù)周期，降低保養(yǎng)成本。
展開 【CFD專欄】新能源齒輪箱中的攪油潤滑分析
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，市場對于乘用車/商用車等的潤滑系統(tǒng)性要求越來越高。以往在產(chǎn)品的潤滑性能的開發(fā)、提升等工作中，主要依賴于臺架實驗。雖然臺架實驗?zāi)苤庇^的獲取潤滑性能的“好”與“壞”，但成本高、周期長，不利于產(chǎn)品的快速迭代與性能提升。
因此，需要一款飛濺潤滑分析軟件，能夠在設(shè)計初期對潤滑系統(tǒng)的潤滑效果進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的仿真分析，確認(rèn)各個零部件潤滑油量滿足設(shè)計要求，避免試驗驗證階段出現(xiàn)由于潤滑不足導(dǎo)致的零件燒蝕、齒輪失效、軸承壓痕等問題，以滿足項目開發(fā)階段的產(chǎn)品設(shè)計和優(yōu)化分析工作。
本期使用Altair nanoFluidX從分析設(shè)置、流場分析、軸承端部油量分布與齒輪箱熱分析、攪油損失扭矩值幾方面來分析新能源齒輪箱中的攪油潤滑分析。
展開 
基于粒子法的行星齒輪系潤滑仿真案例分享
后處理結(jié)果，先睹為快
行星齒輪機(jī)構(gòu)具有速比大，體積小，同軸輸出，承載能力高等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，在汽車行業(yè)的變速箱中也被大量應(yīng)用。但是行星齒輪機(jī)構(gòu)存在比較復(fù)雜的潤滑問題，不同于普通齒輪箱，過多過少的潤滑油都會降低行星輪的壽命和性能。
因此，我們希望通過仿真的手段，讓設(shè)計師能夠定量的分析潤滑問題，并找出改進(jìn)方向。
一.模型處理
shonDy目前支持stl格式的模型導(dǎo)入。如何快速有效的生成stl模型文件，就顯得非常的重要。
在前處理環(huán)節(jié)，我們只需要簡化模型，并且通過布爾運(yùn)算獲得潤滑油的幾何形狀。大部分工業(yè)軟件都支持stl格式的模型導(dǎo)出，直接導(dǎo)出模型就可以了。
shonDy擁有強(qiáng)大的幾何識別功能，模型稍微有一些小的破面不會影響軟件識別幾何體。(這里介紹一個竅門，假設(shè)模型的精度損失嚴(yán)重，處理模型很困難。大家可以通過cae軟件畫三角形網(wǎng)格，然后導(dǎo)出為STL文件。)
二.通過shonDy進(jìn)行潤滑仿真
為什么需要潤滑仿真呢？
原因一：透明殼體潤滑實驗觀測性差，無法定量分析。我們只能通過實驗去確認(rèn)潤滑是否足夠，盲目的改變油量進(jìn)行嘗試。
原因二：仿真可以大大降低設(shè)計的風(fēng)險性。通過shonDy可以計算得到任意時刻潤滑油的分布，速度，密度，壓力等物理量，統(tǒng)計指定油道的潤滑油流量，甩油損失等等。工程師可以通過結(jié)果，知道潤滑系統(tǒng)的具體情況，并且優(yōu)化設(shè)計，甚至可以多次仿真，在設(shè)計階段就精確的設(shè)計油量。
原因三：縮短項目周期，減少開發(fā)經(jīng)費(fèi)。一款變速箱的設(shè)計必定會經(jīng)過幾次的修改，每次模型變更帶來的一系列問題，都會浪費(fèi)項目周期。假如因為潤滑系統(tǒng)的問題，需要修改油路，那面臨的將是不菲的修改費(fèi)用和不可控的設(shè)計時間。
展開 Tribo-X|專用于軸承、齒輪等摩擦潤滑系統(tǒng)的摩檫學(xué)計算軟件
壓力分布（滑動軸承示例）
油膜間隙溫度分布（滑動軸承示例）
充油率分布（滑動軸承示例）
2、2D圖表
圖-軸心平衡位置及最大壓力分布（滑動軸承示例）
圖-最大壓力分布和最大溫度分布（無涂層和DLC涂層齒輪示例）
Tribo-X inside ANSYS
Tribo-X inside ANSYS將Tribo-X滑動軸承求解器集成到ANSYS Workbench環(huán)境中，二者優(yōu)勢互補(bǔ)。其中ANSYS Workbench提供強(qiáng)大的前處理建模、后處理結(jié)果查看能力，Tribo-X inside ansys提供全面、快速、精確的滑動軸承計算能力，同時Tribo-X inside ansys可以與ANSYS優(yōu)化模塊集成進(jìn)行滑動軸承參數(shù)優(yōu)化，與ANSYS結(jié)構(gòu)動力學(xué)模塊結(jié)合，無縫傳遞軸承參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析。
操作界面
1、CAD集成
可以基于CAD模型直接定義滑動軸承幾何形狀，自動識別軸承與軸之間的間隙為潤滑區(qū)域，完成軸承幾何建模，并且可以定義軸的初始位置。
CAD定義傾斜軸
2、ANSYS靜力學(xué)模塊集成
傳遞通過ANSYS靜力學(xué)模塊提取的柔度矩陣，滑動軸承彈性變形信息（取決于軸承的設(shè)計、材料和軸承的支撐以及工作條件），在此條件下進(jìn)行滑動軸承彈流潤滑分析。
3、ANSYS 動力學(xué)模塊集成
無縫傳遞軸承參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析。
展開 1月26日 | Particle works齒輪箱潤滑仿真培訓(xùn)
【適用行業(yè)】
適用于乘用車、商用車、風(fēng)電等齒輪箱攪油飛濺潤滑問題的快速仿真模擬，可用于快速評估不同設(shè)計與工況下齒輪、軸承的潤滑程度，指導(dǎo)并跟進(jìn)設(shè)計迭代。
【適用人群】
與以上行業(yè)相關(guān)的系統(tǒng)仿真工程師、技術(shù)研發(fā)人員等都可以參加。
軟件介紹
Particleworks 是一款模擬流體運(yùn)動的領(lǐng)先軟件。其先進(jìn)的粒子算法求解器，可以輕松地對各類工業(yè)流體問題進(jìn)行建模與分析——汽車行業(yè)中油箱的晃動及冷卻、制藥業(yè)和塑料行業(yè)物料的混合與攪拌等等。憑借直觀的界面、極快的求解器和強(qiáng)大的可視化工具，Particleworks將提供用戶所需的運(yùn)動分析工具，來幫助工程師在設(shè)計過程中優(yōu)化產(chǎn)品。
【軟件特色】
無網(wǎng)格求解：Particleworks 可以直接導(dǎo)入CAD幾何進(jìn)行計算，相比傳統(tǒng)的CFD軟件，可以避免繁雜、耗時的網(wǎng)格生成過程；
飛濺、自由液面流動：Particleworks 通過將流體分解成一系列的離散單元或者粒子來分析其運(yùn)動，這些粒子可以自由運(yùn)動。這種方法可以允許用戶模擬流體的大變形、聚合、分裂等，以及快速變化流動；
高性能并行計算能力：支持當(dāng)下最新的GPU硬件進(jìn)行GPU并行計算。
【課程優(yōu)勢】
本培訓(xùn)從使用Particleworks對齒輪箱所遇到的基本仿真問題進(jìn)行介紹，并結(jié)合基本案例進(jìn)行仿真演示。
主要內(nèi)容包含：軟件基本使用，Particleworks的管內(nèi)兩相流，管外兩相流等基本案例介紹，輕量化變速箱模型以仿真計算方式介紹。
展開 220 基于matlab的考慮直齒輪熱彈耦合的動力學(xué)分析，輸入主動輪、從動輪各類參數(shù)，考慮潤滑油溫度、潤滑油粘度系數(shù)等參數(shù)，輸出接觸壓力、接觸點(diǎn)速度、摩擦系數(shù)、對流傳熱系數(shù)等結(jié)果。程序已調(diào)通，可直接運(yùn) ￥54.9
220 基于matlab的考慮直齒輪熱彈耦合的動力學(xué)分析，輸入主動輪、從動輪各類參數(shù)，考慮潤滑油溫度、潤滑油粘度系數(shù)等參數(shù)，輸出接觸壓力、接觸點(diǎn)速度、摩擦系數(shù)、對流傳熱系數(shù)等結(jié)果。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
