今天介紹一下如何利用workbench實(shí)現(xiàn)齒輪齒條嚙合的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。

有限元分析流程分為3大步、3小步，如下圖所示。今天將以這種方式介紹workbench齒輪齒條嚙合分析的流程。

01 前處理

1.1 幾何模型的構(gòu)建

本文幾何模型導(dǎo)入workbench中，如圖所示。

1.2 材料定義

材料選用結(jié)構(gòu)鋼：密度：7850kg/m3，楊氏模量：2.1e11Pa，泊松比：0.3。

1.3 有限元模型的構(gòu)建

有限元模型的構(gòu)建包括材料賦予、網(wǎng)格劃分以及連接關(guān)系的構(gòu)建。

1.3.1 材料賦予

雙擊瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析流程中的Model，進(jìn)入Mechanical界面，單擊項(xiàng)目樹(shù)幾何結(jié)構(gòu)下的兩個(gè)零件，左下角細(xì)節(jié)框中，材料處指派材料為new（剛剛設(shè)定的材料）。

1.3.2 網(wǎng)格劃分

左側(cè)項(xiàng)目樹(shù)網(wǎng)格處插入一個(gè)方法，選中兩個(gè)零件，劃分方法為四面體；然后插入兩個(gè)尺寸調(diào)整，對(duì)所有齒面進(jìn)行尺寸控制，得到了如圖所示的網(wǎng)格模型。

1.3.3 連接關(guān)系的構(gòu)建

刪除系統(tǒng)自動(dòng)生成的初始接觸，手動(dòng)創(chuàng)建相應(yīng)接觸和連接副。

首先在左側(cè)項(xiàng)目樹(shù)連接下插入一個(gè)摩擦接觸：接觸面選擇齒輪齒面，目標(biāo)面選擇齒條齒面，摩擦系數(shù)為0.15。然后在左側(cè)項(xiàng)目樹(shù)連接中插入一個(gè)回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)面選擇齒輪內(nèi)表面，一個(gè)平移，平移旋轉(zhuǎn)齒條下表面。

02 求解

2.1 載荷步的設(shè)置

單擊項(xiàng)目樹(shù)下的分析設(shè)置，將載荷步控制中定義依據(jù)設(shè)置為子步，初始子步為25，最小子步為為20，最大子步為250。同時(shí)需要注意，將大繞曲打開(kāi)。

2.2 載荷設(shè)置

添加連接副載荷，連接副選擇：回轉(zhuǎn)-接地至01-chilun，類(lèi)型為旋轉(zhuǎn)速度，大小為0.1rad/s。

2.3 約束設(shè)置

由于本文以添加運(yùn)動(dòng)副，運(yùn)動(dòng)副已為模型添加必要的約束，因此此處不需要再添加約束。

03 后處理

3.1 位移結(jié)果

3.2 應(yīng)力結(jié)果

注：本文實(shí)例不具有工程實(shí)際意義。