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接觸應(yīng)力分析在正齒輪設(shè)計中發(fā)揮著主要作用，基于ANSYS分析計劃創(chuàng)建一個新的數(shù)據(jù)庫，將幫助全齒輪制造商根據(jù)其應(yīng)用找到涂層厚度。

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生3、對有限元分析感興趣的工程師你會得到什么：1、學(xué)習(xí)齒輪接觸的三維模型處理2、學(xué)齒輪連接非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立4、學(xué)習(xí)齒輪靜結(jié)構(gòu)接觸分析的載荷施加案例介紹：所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.

</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51); background-color: rgb(255, 255, 255);">案例介紹了ANSYS workbench 齒輪齒條靜結(jié)構(gòu)接觸分析。

="https://img.jishulink.com/msimage/202505/58c2849cfc0d21c2af4912a2aae1c19a.png"></p><p>（3）網(wǎng)格劃分：由于涉及到接觸，因此采用高階四面體單元進行網(wǎng)格劃分，在齒輪處對網(wǎng)格進行加密，設(shè)置面網(wǎng)格尺寸為2mm。

msimage/202505/58c2849cfc0d21c2af4912a2aae1c19a.png"></p><p>（3）網(wǎng)格劃分：由于涉及到接觸，因此采用高階四面體單元進行網(wǎng)格劃分，在齒輪處對網(wǎng)格進行加密，設(shè)置面網(wǎng)格尺寸為2mm。

本期是ANSYS Mechanical 2022 功能更新之單元、接觸、斷裂力學(xué)、并行計算。

- 能夠運行ANSYS Maxwell的計算機。 - 對磁系統(tǒng)、扭矩傳遞或非接觸式齒輪技術(shù)感興趣。 - 無需磁齒輪設(shè)計經(jīng)驗——你將從頭開始學(xué)習(xí)。 ## 課程介紹 本課程是一份全面的、實踐性的指南，旨在教授如何使用ANSYS Maxwell設(shè)計、仿真和分析磁齒輪箱。

圖9 齒輪單元工具創(chuàng)建齒輪單元需要輸入名稱、屬性文件（cgp文件）、以及齒輪定位的Marker坐標（Z軸表示齒輪的旋轉(zhuǎn)軸）。 圖10 齒輪單元定義2.2 創(chuàng)建齒輪力 ：通過指定齒輪單元和相應(yīng)的*CGS屬性文件來定義齒輪副接觸力。Gear AT針對圓柱齒輪提供四種接觸力模式，分別是：①齒輪力快速建立、②剛性齒輪、③柔性齒、④完全柔性齒輪。

不同滾動接觸方式 齒輪嚙合是相當復(fù)雜的運動過程，其接觸幾何、表面速度和載荷都隨著時間變化，因而油膜厚度也是變化的。圓柱齒輪和錐齒輪作為滾動接觸的附加模塊，可以模擬計算斜齒輪副、直齒輪副，或者準雙曲面齒輪副、直尺錐齒輪、螺旋錐齒輪副。獲得齒輪運動狀態(tài)中重要的參數(shù)。

重疊網(wǎng)格連接性重疊網(wǎng)格的計算精度與重疊區(qū)域的插值精度密切相關(guān)，由于齒輪嚙合間隙極小，在使用重疊網(wǎng)格功能時，需要特別注意間隙處網(wǎng)格的處理，保證齒輪在旋轉(zhuǎn)的每個時刻都沒有孤立單元出現(xiàn)。本例中，使用ANSYS Meshing模塊劃分，對于背景網(wǎng)格使用了局部影響體加密和膨脹層方法細化了重疊區(qū)域的網(wǎng)格，如圖8；而對于部件網(wǎng)格，添加了膨脹層方法并設(shè)置重疊區(qū)域的尺寸與背景網(wǎng)格相同。

圖11.單元應(yīng)力生成 圖12.單元應(yīng)力導(dǎo)出 應(yīng)力分布云圖，可以再后處理模塊中顯示任意時刻的應(yīng)力云圖，直觀的顯示應(yīng)力的分布。 承接ADAMS相關(guān)仿真分析，項目咨詢等

根據(jù)工程判斷，最大應(yīng)力發(fā)生在接觸點或由于齒彎曲而導(dǎo)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(yīng)力問題。第 2 步：工程數(shù)據(jù)（材料模型） 本教程選定的材料是“結(jié)構(gòu)鋼”，它是 ANSYS Workbench 中的默認材料。

重疊網(wǎng)格連接性重疊網(wǎng)格的計算精度與重疊區(qū)域的插值精度密切相關(guān)，由于齒輪嚙合間隙極小，在使用重疊網(wǎng)格功能時，需要特別注意間隙處網(wǎng)格的處理，保證齒輪在旋轉(zhuǎn)的每個時刻都沒有孤立單元出現(xiàn)。本例中，使用ANSYS Meshing模塊劃分，對于背景網(wǎng)格使用了局部影響體加密和膨脹層方法細化了重疊區(qū)域的網(wǎng)格，如圖8；而對于部件網(wǎng)格，添加了膨脹層方法并設(shè)置重疊區(qū)域的尺寸與背景網(wǎng)格相同。

，用到的是contact的部分，下面是樹狀圖在接觸組中需要選擇接觸單元與目標單元，也就是這里的contact surfaces與單獨的一個點集合sets，接觸面為齒輪內(nèi)表面，目標面也就是前面建立的mpc單元的節(jié)點，單元采用的是contact173與targe170單元，相關(guān)的參數(shù)設(shè)置如下：這里的參數(shù)使用的都是apdl中很經(jīng)典的接觸參數(shù)設(shè)定，感興趣去的可以找本講單元的書去琢磨琢磨

找到并打開案例模型中二維齒輪分析系統(tǒng)G。 四. 遠程點的行為選項（behavior）遠程點的行為選項可以有：剛性、變形（默認選項）、耦合、梁連接。 為了更好理解上述每一種行為，首先先理解如何根據(jù)將限元模型和遠程點創(chuàng)建在一起。 在計算機內(nèi)部，Ansys創(chuàng)建遠程點和被選幾何區(qū)域的綁定接觸(Bonded)。

實體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問題。即使兩種單元之間共節(jié)點，但單元之間不連續(xù)（實體單元每個節(jié)點有3個平動自由度，而殼單元每個節(jié)點有3個平動自由度和3個轉(zhuǎn)動自由度），對于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對實體-殼單元的連接方法進行說明。1 單元類型算例模型中，實體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節(jié)點。

重疊網(wǎng)格連接性重疊網(wǎng)格的計算精度與重疊區(qū)域的插值精度密切相關(guān)，由于齒輪嚙合間隙極小，在使用重疊網(wǎng)格功能時，需要特別注意間隙處網(wǎng)格的處理，保證齒輪在旋轉(zhuǎn)的每個時刻都沒有孤立單元出現(xiàn)。本例中，使用ANSYS Meshing模塊劃分，對于背景網(wǎng)格使用了局部影響體加密和膨脹層方法細化了重疊區(qū)域的網(wǎng)格，如圖8；而對于部件網(wǎng)格，添加了膨脹層方法并設(shè)置重疊區(qū)域的尺寸與背景網(wǎng)格相同。