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基於ANSYS的斜齒輪結構有限元分析

發布於:2020-09-23 18:58
有限元分析

       Pro/E軟件是以參數化特征造型技術為核心的CAD/CAM/CAE軟件,該軟件具有產品設計、NC加工、工程分析等多種功能;尤其是參數化設計及各模塊的無縫集成使產品設計與修改更方便,使產品的開發周期大大縮短,使產品的成本大大地降低。公司的ANSYS軟件是最優秀的工程分析軟件之一,其具有強大的有限元分析計算能力。本文是利用Pro/E與ANSYS軟件各自的優點解決產品設計與工程分析的案例。
       圓柱斜齒輪是由輪緣、輪毅與輪輻三部分組成,其具體結構取決於齒輪的大小,但最複雜的部分是輪緣。故本文斜齒輪的三維造型設計的思路是先生成初始參數化輪齒模型,然後繪製輪毅與輪輻模型,為了後續有限元網格的劃分在建模時輪緣與輪毅采用實體特征,輪輻采用薄殼特征。
       利用基準曲線功能中的方程曲線功能繪製斜齒的漸開線,曲線的坐標係為笛卡爾坐標係。
       (1)創建齧合點和基準平而漸開線與分度圓的交點為齧合點。
       (2)創建參考平而創建過軸線與基準平而夾角為90*Z的基準平而為鏡像參考平而。
       (3)創建鏡像漸開線創建漸開線鏡像特征,在草繪狀態下修剪齒槽齒廓,通過旋轉與平移建立齒輪中間與另一側的齒槽輪廓。
       (4)創建齒槽特征利用平行混合切割特征創建第1個齒槽。
       選擇齒槽特征單擊右鍵,在彈出的“快捷”選擇“陣列(Pattern)”陣列其餘齒槽。最後注意添加陣列特征關係和陣列個數關係。
       利用拉伸特征工具直接可以創建輪毅與輪輻特征,輪輻上的孔特征可以直接通過孔特征創建。
       利用Pro/E中的Pro/MECHANICA模塊中的FEM模式生成斜齒輪的有限元模型,其具體步驟如下:
       齒輪的材料為40Cr,調質處理,硬度為HRC48-55,彈性模量E=2.1x105 MPa,泊鬆比p=0.28,密度p=7.82 t/m,屈服強度800 MPa,抗拉強度1000 MPa。將該材料屬性添加給斜齒輪模型分別選擇輪毅而和鍵槽而添加約束,將圓柱斜齒輪的6個自由度全部約束。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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