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[结构分析] 我的有限元之路0[Workbench篇]——行星齿轮瞬态动力学分析

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发表于 2012-12-25 08:46:05 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 江苏徐州
本帖最后由 随心飘 于 2012-12-28 13:45 编辑

前些天给我女朋友做一个齿轮的瞬态动力学分析,一方面刚接触瞬态动力学,另一方面对齿轮的理解还不透彻,分析学习过程中走了很多弯路。
中间在论坛里通过搜索从各个方面得到了很大的帮助,学习了如何在齿轮分析中加约束、第一次尝试运用运动副、懂得还有运动副载荷这么一个概念。

不过,从搜索的过程中也遇到了一个难题,也发现论坛里面有这方面的完整教程,希望我这里的小小心得能够给大家一些帮助。
有问题也请多大家多多交流,不过交流的前提是你已经看完了我的教程,而且自己尝试着做过了一遍。


模型文件


在后面:
得到了版主和大家的支持。挺高兴的。
不过齿轮分析本身就是个很复杂的东西,我发这贴也更多是单纯从操作角度出发。
希望版主和版内高手们,能够就齿轮分析提出一些自己的真知灼见,比如小皮的提问个人就特别看好[
详细请点]。
我这里也就归纳出这么几个问题,抛砖引玉,希望大家能想想。
1.齿轮结构类型比较特殊,网格划分主要要注意什么?

2.本文主要是添加的一个速度载荷,可是我尝试过在输入端添加转矩,结果失败了。为什么?怎么解决呢?



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 楼主| 发表于 2012-12-25 09:07:07 | 显示全部楼层 来自 江苏徐州
Simdroid开发平台
最后的最后,经过一个半小时的计算,得到计算结果。帮帮帮帮帮。。。。

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点评

很好,很完整。  发表于 2012-12-28 11:29

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 楼主| 发表于 2012-12-25 08:50:34 | 显示全部楼层 来自 江苏徐州
首先拿到模型可以看出这里是个行星轮结构。在这里首先将三角形的齿轮架给刚化,因为整个分析中不考虑它的影响,主要考虑齿轮之间的作用。



然后我们就需要对模型添加约束和连接,主要包括有joints和frictionless contacts,添加完的效果如图。添加过程请看下面详述。

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 楼主| 发表于 2012-12-25 08:58:36 | 显示全部楼层 来自 江苏徐州
本帖最后由 随心飘 于 2012-12-25 09:08 编辑

首先添加三个类似的运动副,都是需要Body-Ground形式。
第一个添加太阳轮的旋转副。revolute joint。Body-ground。




再添加三角架的旋转副。revolute joint。Body-ground。




再添加内齿圈的固定副。fixed joint。Body-ground。





接着添加一个Body-Body的旋转副,也就是三角板与行星轮之间的旋转连接。revolute。Body-Boby。




最后就是两个齿轮之间的接触关系设置。按照经验,在不考虑齿轮间摩擦的情况下,选择frictionless 接触类型。






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 楼主| 发表于 2012-12-25 09:04:04 | 显示全部楼层 来自 江苏徐州
之后,connections定义完全后,就可以对其进行网格划分。网格划分这里完全采用Automatic不详述。

在之间添加了joints的基础之上,现在可以施加Joint load,这里我们取太阳轮为主动轮,添加一个Rotational Velocity的load。

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 楼主| 发表于 2012-12-25 09:05:55 | 显示全部楼层 来自 江苏徐州
最后,个人认为也是最关键的,就是对瞬态分析的参数(时间步)进行设置。【由于本人此处经验欠缺,希望大家多给我点意见。谢谢了!】

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发表于 2012-12-25 11:02:37 | 显示全部楼层 来自 湖北武汉
不错 先顶一个
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发表于 2012-12-25 11:08:25 | 显示全部楼层 来自 上海
马上我也要做齿轮接触分析了
学习下先
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发表于 2012-12-25 11:13:32 | 显示全部楼层 来自 北京
这个必须顶一下,找了好久这方面的资料了
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发表于 2012-12-25 11:17:16 | 显示全部楼层 来自 新疆石河子
不错不错,版主鼓励一下
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发表于 2012-12-25 11:30:41 | 显示全部楼层 来自 湖北武汉
过程挺详细,支持斑竹
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发表于 2012-12-25 16:27:00 | 显示全部楼层 来自 广东肇庆
想找接触应力分析的,楼主 加油
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发表于 2012-12-25 22:28:42 | 显示全部楼层 来自 湖南长沙
随心飘 发表于 2012-12-25 09:07
最后的最后,经过一个半小时的计算,得到计算结果。帮帮帮帮帮。。。。

...

看了楼主的帖子,瞬态+柔体,这电脑得多给力
有几个问题想和楼主探讨一下:
1、齿轮传动,轮齿特别是轮齿的根部受力较大,楼主采用的是自动分网,我想得出来的结果不准确。
这点可以从楼主的应力图推出,楼主的最大应力有580MP,普通45钢调质或正火达不到这个屈服强度;
2、楼主只在太阳轮加了转速,没有在行星轮上加负载,就好像轮系在空转,没有模拟现实情况。

PS:对于齿轮传动,我一直想做。可是自从上次跑WORKBENCH把主板烧了,不敢再跑瞬态了。真羡慕楼主有这么好的电脑
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 楼主| 发表于 2012-12-26 10:44:43 | 显示全部楼层 来自 江苏徐州
小皮 发表于 2012-12-25 22:28
看了楼主的帖子,瞬态+柔体,这电脑得多给力
有几个问题想和楼主探讨一下:
1、齿轮传动,轮齿特别是轮 ...

用的是实验室的工作站。整体性能还是可以的。对于这样的分析,刚好够用吧。
对于你的两个问题:
1.a.对于网格划分,之前我在做模态的时候划分的比这个精细的多,可是由于瞬态分析计算量确实太大,所以这里分析主要是考虑能出来结果,具体结果如何没有作为第一考虑。
b.另外,齿轮的整个受力分布情况和校核方法,不是太精通。这个还请你多多指点。

2.这里分析的情况就是空转的一个效果,如果说要添加负载,选择在三角架上加一个转矩就行了。
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 楼主| 发表于 2012-12-26 10:47:12 | 显示全部楼层 来自 江苏徐州
小皮 发表于 2012-12-25 22:28
看了楼主的帖子,瞬态+柔体,这电脑得多给力
有几个问题想和楼主探讨一下:
1、齿轮传动,轮齿特别是轮 ...

关于你的烧主板事件。
我想说workbench应该没有这么厉害的,估计你是算的时间太久了。
如果想要缩短计算时间的话,最直接的方法的就是合理的设置时间步长Time step和结束时间Step End Time

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发表于 2012-12-26 15:37:18 | 显示全部楼层 来自 上海
谢谢啦,兄弟
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发表于 2012-12-26 18:06:08 | 显示全部楼层 来自 江苏南京
很好!!!
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发表于 2012-12-27 13:55:10 | 显示全部楼层 来自 广西玉林
谢了谢谢了
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发表于 2012-12-28 00:07:28 | 显示全部楼层 来自 广东珠海
请问楼主实验室的电脑啥配置,顺便比较一下我的垃圾机器能否一用?
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 楼主| 发表于 2012-12-28 08:27:36 | 显示全部楼层 来自 江苏徐州
zhiyu313 发表于 2012-12-28 00:07
请问楼主实验室的电脑啥配置,顺便比较一下我的垃圾机器能否一用?

入门级的工作站。CPU至强E5620、内存8G。

点评

就工作站而言的话,我那内存确实太寒碜了。所以现在用着感觉总是比想象中慢  发表于 2012-12-28 08:58
话说我的工作站也是5620的。。。不过我是双路的。。。+32G内存。。。。  发表于 2012-12-28 08:38
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