毕业设计（论文）

题目：基于ANSYS的斜齿圆柱齿轮的

单齿有限元分析

学 生 姓 名：          学号：               

学 部 （系）：机械与电子工程学部             

专 业 年 级：机械设计制造及其自动化         

指 导 教 师：           职称或学位：教授   

 

目 录

 

摘要 I

关键词 I

Abstract II

Key Words Ⅲ

1． 绪论 1

1.1 选题的目的和意义 1

1.2 选题的研究现状及发展趋势 1

1.3 本案研究内容 2

1.4 有限元方法介绍 2

1.4.1 概述 2

1.4.2 基本思想 3

1.4.3 特点 3

1.4.4 ANSYS软件简介 4

2．  基于Pro/E的参数化齿轮建模 5

2.1 斜齿轮零件分析 5

2.2 斜齿轮齿廓的形成原理 5

2.3 斜齿轮的基本参数 6

2.4 斜齿轮建模命令介绍 8

2.4.1 可变剖面扫描 8

2.4.2 创建基准曲面命令 9

2.5 斜齿轮单齿建模 9

2.5.1 输入斜齿轮参数 9

2.5.2 创建螺旋线和直线基准曲线 10

2.5.3 创建斜齿轮毛坯基础实体特征 11

2.5.4 创建第一个齿面 12

2.5.5 创建斜齿轮的第一个齿槽 14

2.5.6 对齿槽进行复制和阵列 16

2.5.7 切剪斜齿轮单齿模型 17

2.6 斜齿轮参数化建模小结 17

3． 基于ANSYS的单齿应力分析 18

3.1 ANSYS中静力学分析概论 18

3.2 从CAD图形中导入实体模型 18

3.3 定义单元类型和材料参数 19

3.3.1 定义单元类型 19

3.3.2 定义材料参数 22

3.4 实体模型网格划分 23

3.4.1 运用Mesh Tool进行网格划分 23

3.4.2 施加自由度约束 24

3.5 加载分析 24

3.5.1 加载位置 24

3.5.2 加载方向及大小 25

3.5.3 关于加载方式的讨论 25

3.6 求解及其结果 28

4． 结论及分析 31

结束语 32

参考文献 33

致谢 34

基于ANSYS的斜齿圆柱齿轮的单齿有限元分析

摘 要

传统的齿轮强度设计主要由手工完成，把齿轮当作悬臂梁来设计校核齿根弯曲强度和齿面接触强度，这种方法受齿轮结构形状和受力的影响，容易产生较大的误差。现代工业的一个典型特征是计算机的大量应用，无论是产品的开发、设计环节，还是分析、制造过程中，计算机的应用都极大地提高了效率和质量。近年来，随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析方法在工程设计和分析中，已成为解决复杂工程分析计算问题的有效途径。

本文以Pro/E软件作为建模平台，对渐开线斜齿圆柱齿轮的参数化建模方法及关键技术进行了介绍，并以ANSYS软件作为有限元分析平台，对齿轮进行了齿根弯曲强度分析，模拟齿轮受载情况，迅速、高效地得出整个轮齿的强度、刚度分布云图。研究表明，有限元分析结论与实验结果相符，大大提高了齿轮的设计效率。

    关键词：ANSYS；Pro/E；斜齿圆柱齿轮；有限元分析方法；齿根弯曲应力；载荷