SolidWorks直齒傘齒輪虛擬設計

2013-07-01 by:廣州Solidworks培訓中心來源:有限元分析培訓中心

1 SolidWorks與ANSYS有限元分析

使用ANSYS進行有限元分析時。技術人員在進行三維模型的建立過程中耗費了大量的時間與精力。由于ANSYS自帶的建模功能非常有限,只能建立一些結(jié)構(gòu)簡單的模型。隨著ANSYS的應用日益廣泛。在很多時候需要對非常復雜的模型進行有限元模型的建立,其需要處理的模型也越來越復雜,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.擁有強大的參數(shù)化建模能力?？梢越⒎浅碗s的實體模型。如果充分利用SolidWorks快速準確建模的特長,把在SolidWorks中建立好的模型導入到ANSYS中進行分析就可以很好地解決ANSYS建模能力的不足?，F(xiàn)在,大多數(shù)的技術人員都是利用三維CAD軟件建模,通過ANSYS與三維CAD軟件之間的圖形接口將建立好的模型導入到ANSYS中。了解ANSYS與SolidWorks之間的導入接口,能有效提高模型質(zhì)量,簡化分析工作,對CAE分析人員有著非常重要的意義。

2 機械產(chǎn)品虛擬設計實例

齒輪傳動是現(xiàn)代機械中最常見的一種傳動形式,漸開線齒廓齒輪具有較好的傳動性能。而且便于制造、安裝和測量,所以漸開線齒廓曲線是應用最多的齒廓曲線。在參數(shù)化設計過程中為了保證齒輪建模的準確性,經(jīng)常需要對漸開線齒廓曲線進行精確繪制。

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

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)進行建模,進行三維建模的參數(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,通過拉伸凸臺/基體,旋轉(zhuǎn)凸臺/基體、放樣凸臺/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,一定要用英文,如spiral bevel gear.X_T。在ANSYS中import選para,就可以導入了,導入后直齒傘齒輪如圖3所示。

圖3 導入到ANSYS中的傘齒輪

2.3 直齒傘齒輪應力分析

(1)網(wǎng)格劃分

把導入到ANSYS中的傘齒輪去除單一齒,以減少網(wǎng)格劃分時間,然后建立工作文件名和工作標題,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)應力分析

假設傘齒輪與配對齒嚙合時,齒面受力均勻,設齒面受到的傳動力為180N應力分布如圖5所示。

2.4 結(jié)果分析

應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 應力分布圖

3 結(jié)語

慮擬設計技術的不斷發(fā)展,改變了機械產(chǎn)品的傳統(tǒng)設計模式,增加了人們對未成品的外觀和性能的預知性,使產(chǎn)品能夠快速響應市場,為企業(yè)創(chuàng)造出更大真實存在價值。因此,虛擬設計在產(chǎn)品設計中的應用是十分必要的。湖南長沙SolidWorks培訓。

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