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【摘 要】用Pro/E软件对热轧2250精轧减速机齿轮精确建模，并通过Pro/E与ANSYS连接端口，将三维模型导入到有限元软件当中去，对大模数斜齿渐开线齿轮有限元数值求解方法进行了理论分析，并求出了齿轮的固有频率和振型。本文通过减速机齿轮的模态分析，可以为减速机的设计与改进提供可靠的依据。
【关键词】减速机齿轮；Pro/E；ANSYS；频率；振型
1 减速机齿轮三维建模
本文基于建模软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS，研究热轧2250精轧减速机圆柱齿轮副三维参数化建模和参数化静态特性分析的方法。热连轧精轧机组中， 主传动装置担负着从原动机到工作机构的动力传递， 主传动装置的质量好坏在很大程度上决定了设备的使用寿命和工作性能。
本文通过Pro/E软件精确建模，通过Pro/E与ANSYS连接端口，对大模数斜齿渐开线齿轮有限元数值求解方法进行了理论分析。针对齿轮接触载荷大，情况复杂，润滑不理想等因素，采用三维实体单元对齿轮实体模型进行有限元网格划分，建立了符合实际的有限元模型。基于振动理论，探讨了齿轮系统的动力学问题，分析了多种状况下的动力学数学模型。采用有限元方法进行了精轧减速机齿轮的动力响应分析。
2 F1减速机齿轮有限元分析
模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模记分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
2.1 建立模型
在进行一个新的有限元分析时，通常需要修改数据库名，并在图形输出窗口中定义一个标题来说明当前进行的工作内容，另外，对于不同的分析范畴ANSYS所用的主菜单的内容不尽相同，为此，我们需要在分析开始时选定分析内容的范畴，以便ANSYS显示出与其相对应的菜单选项。
2.2 定义单元类型
在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构、分析类型和所分析的问题精度要求等，选定适合具体分析的单元类型。论文采用二十节点体单元SOLID186。弹性模量2.06e11，泊松比0.3。密度数值7.8e3。选用SOLID186单元对盘面划分网格。
2.3 求解
在进行模态分析中，建立有限元模型后，就需要进行模态设置、施加边界条件、进行模态扩展设置、进行扩展求解。 求解完成后，就可以利用ANSYS软件生成的结果文件（对于静力分析就是Jobname.RST）进行后处理。静力分析中通常通过POST1后处理器就可以处理和显示大多数感兴趣的结果数据。
2.4 查看总变形
在图像窗口中显示出变形图，包含变形前的轮廓线，图中下方的色谱表明不同的颜色对应的数值。
3 结论
进行模态分析可以使结构设计避免共振或以特定频率进行振动，使工程师认识到结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的，有助于在其他动力分析中估算求解控制参数（如时间步长）。
作者简介：
张建峰（1981.06-）男，汉族，河北省石家庄市人，硕士研究生学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，中级工程师，主要从事机械点检工作。
【关键词】减速机齿轮；Pro/E；ANSYS；频率；振型
1 减速机齿轮三维建模
本文基于建模软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS，研究热轧2250精轧减速机圆柱齿轮副三维参数化建模和参数化静态特性分析的方法。热连轧精轧机组中， 主传动装置担负着从原动机到工作机构的动力传递， 主传动装置的质量好坏在很大程度上决定了设备的使用寿命和工作性能。
本文通过Pro/E软件精确建模，通过Pro/E与ANSYS连接端口，对大模数斜齿渐开线齿轮有限元数值求解方法进行了理论分析。针对齿轮接触载荷大，情况复杂，润滑不理想等因素，采用三维实体单元对齿轮实体模型进行有限元网格划分，建立了符合实际的有限元模型。基于振动理论，探讨了齿轮系统的动力学问题，分析了多种状况下的动力学数学模型。采用有限元方法进行了精轧减速机齿轮的动力响应分析。
2 F1减速机齿轮有限元分析
模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模记分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
2.1 建立模型
在进行一个新的有限元分析时，通常需要修改数据库名，并在图形输出窗口中定义一个标题来说明当前进行的工作内容，另外，对于不同的分析范畴ANSYS所用的主菜单的内容不尽相同，为此，我们需要在分析开始时选定分析内容的范畴，以便ANSYS显示出与其相对应的菜单选项。
2.2 定义单元类型
在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构、分析类型和所分析的问题精度要求等，选定适合具体分析的单元类型。论文采用二十节点体单元SOLID186。弹性模量2.06e11，泊松比0.3。密度数值7.8e3。选用SOLID186单元对盘面划分网格。
2.3 求解
在进行模态分析中，建立有限元模型后，就需要进行模态设置、施加边界条件、进行模态扩展设置、进行扩展求解。 求解完成后，就可以利用ANSYS软件生成的结果文件（对于静力分析就是Jobname.RST）进行后处理。静力分析中通常通过POST1后处理器就可以处理和显示大多数感兴趣的结果数据。
2.4 查看总变形
在图像窗口中显示出变形图，包含变形前的轮廓线，图中下方的色谱表明不同的颜色对应的数值。
3 结论
进行模态分析可以使结构设计避免共振或以特定频率进行振动，使工程师认识到结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的，有助于在其他动力分析中估算求解控制参数（如时间步长）。
作者简介：
张建峰（1981.06-）男，汉族，河北省石家庄市人，硕士研究生学历，首钢京唐钢铁联合有限责任公司，中级工程师，主要从事机械点检工作。