基于ANSYS仿真的风电齿轮箱热力学机制研究(3)
有限元分析的基本步骤[30]如下：
①结构离散化。在ANSYS中三文立体模型可以用假向的线或者面划分为四面体或者吹冰面体集合，有限元之间的相互作用仅仅由节点之间传递。
②单元分析。实际连续体被划分网格之后，对于每个网格施加位移函数，按照弹性流体力学建立热能平衡方程，经过迭代运算得到等效节点作用力。
③整体分析。要保证施加的刚度矩阵收敛，平衡方程是非奇异的。
有限元分析软件里常用的有ANSYS、MSC、ADINA、ABAQUS。ANSYS是综合分析热、流体、电磁、声学的有限元商用分析软件，可以说是当前最主要的FEA程序软件。
ANSYS热分析的基本原理是把研究对象按照要求划分为有限个单元，加载初始边界条件，根据能量守恒定律建立不同节点处的热平衡方程组，依次迭代计算出各节点温度。利用ANSYS对齿轮温度场进行模拟仿真，无需对齿轮本体温度分布作任何假设，就可以高效地计算齿轮的本体温度场。
1.4 研究内容
本文主要依靠传热学、材料力学、机械设计原理、有限元分析方面的相关理论知识，计算出啮合面滑动摩擦产生的热流量，在Solidworks机械设计软件中搭建符合要求的啮合齿轮对，使用Matlab simulink分别在定风速和变风速下仿真模拟，以期得到实际情况下的齿轮转速和扭转力矩，最后在ANSYS APDL或Workbench环境下实现热力学分析，并与经典赫兹摩擦公式、圣文南定律等相关理论得出的计算结果进行比较分析。
本文的主要研究内容如下：
1. 掌握ANSYS热力学有限元分析软件；
2. 掌握风电齿轮箱的运作规律和内部结构，了解轮齿摩擦产热的基本原理；
3. 基于ANSYS建立风电齿轮箱的几何模型，划分网格，施加载荷；
4. 分析轮齿在平稳风况和变风况下的轮齿摩擦生热过程，归纳在典型风况下的齿轮箱发热规律。
2 风机齿轮箱结构及有限元划分
2.1 引言
要对风电齿轮箱实现热分析，首先要了解风机齿轮箱的结构,在Solidworks建模软件里搭建三文模型，并在Ansys Workbench中实现有限元划分（即网格化）。
2.2 风机齿轮箱结构
齿轮箱作为一种变速传动设备，在交通运输、工业生产、冶金挖掘方面运用广泛，而风电齿轮箱除了要满足一般机械传动的要求，还要考虑传动比、能量传输效率、结构紧凑、散热受力等方面的问题，在整个Solidworks简化模型中处于核心位置