借助UG 強(qiáng)大的幾何建模功能、HyperMesh 強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分能力以及ANSYS 的有限元分析功能，采用將三者結(jié)合的分析方法，對齒輪軸進(jìn)行模態(tài)分析，得出了其低階固有頻率和振型，對正確合理地設(shè)計(jì)齒輪軸結(jié)構(gòu)具有理論意義。

　　齒輪軸是減速器的重要組成部分，齒輪軸在高速運(yùn)行狀態(tài)下的動態(tài)特性，如振動、噪聲、穩(wěn)定性是判斷其性能的重要指標(biāo)，也是影響減速器整機(jī)運(yùn)行性能的重要因素。因此，對齒輪軸進(jìn)行模態(tài)分析，能為齒輪軸的正確合理設(shè)計(jì)、使其具有良好的動態(tài)性能指標(biāo)、以及解決結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的動態(tài)性能缺陷問題提供理論依據(jù)。針對某型號減速器的齒輪軸，本文在對其進(jìn)行模態(tài)分析的幾何建模、網(wǎng)格劃分、分析計(jì)算各個不同。

　　分析階段分別采用不同的軟件，綜合運(yùn)用UG 軟件、HyperMesh 軟件、ANSYS 軟件的各自特點(diǎn)，以提高解決問題的效率和精度。

　　UG、HyperMesh、ANSYS軟件簡介

　　UG 軟件為交互式CAD/CAM 系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它最突出的優(yōu)點(diǎn)就是其幾何建模功能，但它在有限元網(wǎng)格劃分及有限元分析計(jì)算和后處理方面的功能較為薄弱。

　　HyperMesh 軟件是一個高性能的有限元前后處理軟件，是美國Atair 公司的產(chǎn)品。它最著名的特點(diǎn)是具有強(qiáng)大的有限元網(wǎng)格前處理和后處理功能。但與UG相比，其幾何建模功能較為薄弱，且操作界面不友好;與ANSYS 相比，其有限元分析時材料和單元類型較少，求解方法難以設(shè)置，在有限元分析計(jì)算與結(jié)果處理方面的性能也較為遜色。

　　ANSYS 是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場和聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力。盡管其內(nèi)有幾何建模模塊，但是在處理復(fù)雜形狀時，其建模功能遠(yuǎn)不如專業(yè)化幾何建模軟件UG 強(qiáng)大。在網(wǎng)格劃分方面也與專業(yè)化的有限元前后處理軟件HyperMesh有一定的差距。

　　綜上所述，利用UG 對齒輪軸幾何建模，然后利用HyperMesh 劃分網(wǎng)格建立有限元模型，采用ANSYS進(jìn)行分析計(jì)算，可以綜合運(yùn)用三個軟件的優(yōu)勢，有效地提高整個分析計(jì)算過程的速度和質(zhì)量。

　　1) 將UG、HyperMesh、ANSYS 軟件相結(jié)合，對齒輪軸進(jìn)行了幾何建模、有限元建模以及模態(tài)分析。這種在有限元分析的各階段分別采用不同軟件的方法可以綜合運(yùn)用不同軟件的優(yōu)點(diǎn)，克服了單一軟件在建模速度、單元質(zhì)量和求解等方面的不足，大大減少了有限元分析的工作量，提高了CAE 分析的效率。該方法具有一定的通用性，也可應(yīng)用于其他結(jié)構(gòu)的有限元分析中。

　　2) 用ANSYS 有限元方法對曲軸進(jìn)行模態(tài)分析，并運(yùn)用Block Lancozos 提取了齒輪軸的第1、4、5 階非剛體固有頻率和振型，同時，對齒輪軸進(jìn)行了約束狀態(tài)下的模態(tài)試驗(yàn)，驗(yàn)證了有限元模態(tài)分析方法的正確性。這為齒輪軸的正確合理設(shè)計(jì)，解決結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的動態(tài)性能缺陷問題提供了理論依據(jù)。