[發明專利]一種基于ANSYS-WORKBENCH的轉子系統圓弧端齒連接結構參數化建模方法

在審

• 申請號: 202110279568.1
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113051677A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 張宏建;劉帥;崔海濤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于ANSYS-WORKBENCH的轉子系統圓弧端齒連接結構參數化建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)在Workbench的幾何模塊DesignModeler中建立圓弧端齒結構的幾何模型；

(2)在EngineeringData模塊中定義幾何模型的材料屬性；

(3)在Model模塊中對幾何模型進行網格劃分；

(4)對模型進行接觸設置并施加邊界約束和載荷；

(5)圓弧端齒幾何尺寸的參數化；

(6)以參數化變量為輸入變量，即將材料的彈性模量、泊松比、摩擦系數以及幾何尺寸、載荷分別設置為參數化變量，將各參數的變化量與其標準值的比值作為標準幾何變化量δ，應力敏感性s為應力變化量的平均值Δσ與標準幾何變化量δ的比值，即

以最大等效應力為輸出變量，進行循環仿真計算，分析比較各個參數化變量的應力敏感性。

2.根據權利要求1所述的一種基于ANSYS-WORKBENCH的轉子系統圓弧端齒連接結構參數化建模方法，其特征在于，所述步驟(1)中，圓弧端齒的幾何模型通過使磨輪刀具的幾何模型和端齒輪盤毛坯模型相減建立。

3.根據權利要求1所述的一種基于ANSYS-WORKBENCH的轉子系統圓弧端齒連接結構參數化建模方法，其特征在于，所述步驟(2)中對凸齒和凹齒的材料屬性分別進行定義。

4.根據權利要求1所述的一種基于ANSYS-WORKBENCH的轉子系統圓弧端齒連接結構參數化建模方法，其特征在于，所述步驟(3)中采用20節點六面體實體單元SOLID186單元對結構非接觸區域進行有限元網格劃分，根據計算精度需求設置齒端接觸面的劃分單元尺寸。

5.根據權利要求1所述的一種基于ANSYS-WORKBENCH的轉子系統圓弧端齒連接結構參數化建模方法，其特征在于，所述步驟(4)中，在凹齒和凸齒接觸嚙合的兩個齒面進行接觸設置，對圓弧端齒接觸區域采用contact174和target170單元建立接觸對。

6.根據權利要求1所述的一種基于ANSYS-WORKBENCH的轉子系統圓弧端齒連接結構參數化建模方法，其特征在于，所述步驟(4)中選取凹齒為目標面，凸齒為接觸面，接觸類型為摩擦接觸，輸入摩擦系數，并設置為對稱接觸。

7.根據權利要求1所述的一種基于ANSYS-WORKBENCH的轉子系統圓弧端齒連接結構參數化建模方法，其特征在于，所述步驟(4)中設置約束為對稱約束，在凸齒端面上施加軸向力和扭矩；在凹齒端面的位移約束面上施加位移約束，限制其軸向和周向方向的位移為0。

8.根據權利要求1所述的一種基于ANSYS-WORKBENCH的轉子系統圓弧端齒連接結構參數化建模方法，其特征在于，所述步驟(5)中通過參數編輯將凸凹齒相對應的目標尺寸設置成相同的參數類型和表達形式。

9.根據權利要求1所述的一種基于ANSYS-WORKBENCH的轉子系統圓弧端齒連接結構參數化建模方法，其特征在于，步驟(6)中采用增廣Lagrange法和多載荷步加載的方式求解受力情況，第一步施加所有邊界條件，對于載荷僅施加軸向預緊力和重力，模擬圓弧端齒在非工作狀態下的靜止裝配狀態，第二步在第一步的基礎上，將轉速、扭矩、溫度場以及軸向氣體力全部施加，模擬端齒工作狀態下的受力狀態。