SolidWorks直齒傘齒輪虛擬設(shè)計(jì)

2013-07-01 by:廣州Solidworks培訓(xùn)中心來(lái)源:有限元分析培訓(xùn)中心

1 SolidWorks與ANSYS有限元分析

使用ANSYS進(jìn)行有限元分析時(shí)。技術(shù)人員在進(jìn)行三維模型的建立過(guò)程中耗費(fèi)了大量的時(shí)間與精力。由于ANSYS自帶的建模功能非常有限,只能建立一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的模型。隨著ANSYS的應(yīng)用日益廣泛。在很多時(shí)候需要對(duì)非常復(fù)雜的模型進(jìn)行有限元模型的建立,其需要處理的模型也越來(lái)越復(fù)雜,ANSYS自帶的建模功能顯示出很多的不足之處。SolidWorks作為一款三維CAD軟件.擁有強(qiáng)大的參數(shù)化建模能力。可以建立非常復(fù)雜的實(shí)體模型。如果充分利用SolidWorks快速準(zhǔn)確建模的特長(zhǎng),把在SolidWorks中建立好的模型導(dǎo)入到ANSYS中進(jìn)行分析就可以很好地解決ANSYS建模能力的不足。現(xiàn)在,大多數(shù)的技術(shù)人員都是利用三維CAD軟件建模,通過(guò)ANSYS與三維CAD軟件之間的圖形接口將建立好的模型導(dǎo)入到ANSYS中。了解ANSYS與SolidWorks之間的導(dǎo)入接口,能有效提高模型質(zhì)量,簡(jiǎn)化分析工作,對(duì)CAE分析人員有著非常重要的意義。

2 機(jī)械產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)實(shí)例

齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中最常見(jiàn)的一種傳動(dòng)形式,漸開(kāi)線齒廓齒輪具有較好的傳動(dòng)性能。而且便于制造、安裝和測(cè)量,所以漸開(kāi)線齒廓曲線是應(yīng)用最多的齒廓曲線。在參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程中為了保證齒輪建模的準(zhǔn)確性,經(jīng)常需要對(duì)漸開(kāi)線齒廓曲線進(jìn)行精確繪制。

傘齒輪作為漸外線齒廓齒輪中的一種,在建立實(shí)體模型時(shí),由于齒形及齒坯的復(fù)雜性,往往給建模人員帶來(lái)很多困難,本文基于SolidWorks三維軟件中的TOOLBOX插件,以及SolidWorks建模的常用命令對(duì)傘齒輪進(jìn)行了建模。

2.1 直齒傘齒輪的建模

已知直齒傘齒輪的模數(shù)為16,壓力角為20°,齒數(shù)為38,錐角為30°,材料為20CrMnTi,彈性模量為207CPa,泊松比0.25。

本文基于SolidWorks三維軟件中的TOOLBOX插件,改變參數(shù)進(jìn)行建模,進(jìn)行三維建模的參數(shù)修改界面如圖1所示。

圖1 參數(shù)修改界面

根據(jù)裝配體的需要,通過(guò)拉伸凸臺(tái)/基體,旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)/基體、放樣凸臺(tái)/基體等命令,建立的直齒傘齒輪如圖2所示。

圖2 直齒傘齒輪模型

2.2 SolidWorks與ANSYS的接口

將SolidWorks中的零件或裝配體存成X_T的形式,注意在文件命名時(shí),一定要用英文,如spiral bevel gear.X_T。在ANSYS中import選para,就可以導(dǎo)入了,導(dǎo)入后直齒傘齒輪如圖3所示。

圖3 導(dǎo)入到ANSYS中的傘齒輪

2.3 直齒傘齒輪應(yīng)力分析

(1)網(wǎng)格劃分

把導(dǎo)入到ANSYS中的傘齒輪去除單一齒,以減少網(wǎng)格劃分時(shí)間,然后建立工作文件名和工作標(biāo)題,定義單元類型和材料特性,劃分網(wǎng)格后的圖形如圖4所示。

圖4 傘齒輪網(wǎng)格劃分

(2)應(yīng)力分析

假設(shè)傘齒輪與配對(duì)齒嚙合時(shí),齒面受力均勻,設(shè)齒面受到的傳動(dòng)力為180N應(yīng)力分布如圖5所示。

2.4 結(jié)果分析

應(yīng)力由直齒傘齒輪兩端向中間逐漸增大,范圍在O到797.172MPa之間最大應(yīng)力為797.172MPa,主要集中在傘齒輪根部的中間部位,從而可確定齒輪齒根處最容易發(fā)生失效。

圖5 應(yīng)力分布圖

3 結(jié)語(yǔ)

慮擬設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展,改變了機(jī)械產(chǎn)品的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式,增加了人們對(duì)未成品的外觀和性能的預(yù)知性,使產(chǎn)品能夠快速響應(yīng)市場(chǎng),為企業(yè)創(chuàng)造出更大真實(shí)存在價(jià)值。因此,虛擬設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是十分必要的。湖南長(zhǎng)沙SolidWorks培訓(xùn)。

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