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INVENTOR在斜齿轮有限元分析上的应用

发布于:2016-01-24 21:21
齿轮有限元分析

      渐开线斜齿轮是机械产品中应用广泛的零件,齿轮的三维实体模型对于后续数值分析、数控加工仿真等具有重要的意义。目前齿轮三维建模方法主要分为3种:模拟范成切削加工生成齿轮模型,这种方法生成齿轮精度高,但生成齿轮时间长,且系统资源占用较多;取齿廓上的几个点后用样条曲线连接构造齿廓曲线,从而实现齿轮的三维参数建模,该方法比较简便,但是生成的齿轮精度不高;利用App提供的公式曲线或者二次开发技术结合渐开线齿廓曲面方程生成渐开线,该方法简便且齿轮精度较高,但由于目前使用的渐开线齿廓曲线对齿根过渡曲线的描述大多采用等距线来描述,其齿根曲线结果在螺旋角不为零时存在着误差,因此会影响到齿轮结构和力学分析。
      Inventor是AutoDesk企业推出的一款三维造型通用App,它拥有出色的草图绘制功能和强大的三维造型功能,且该App提供了强大的API二次开发接口。用户通过InventorAPI可以用支撑Automation(OLEAutomation)技术的高级语言开发出需要的应用程序。与别的三维造型App二次开发技术相比较,InventorAPI技术具有显著的特点:可以用大多数当前流行的高级编程语言来写自己的程序,例如用VisualBasic、VisualC+ +、Delphi、Perl和Java等;InventorAPI是一种以面向对象的方式揭示应用程序对象功能的应用程序编程接口技术,一旦理解和掌握面向对象程序设计的一般概念,再结合具体的API对象结构模型就可以进行二次程序开发。
      InventorR9提供了有限元分析模块,应用该模块可对斜齿轮进行初步有限元分析。选用m=2.5mm,z=7,β=20°的小齿轮建模,定义材料为钢,定义材料属性为:杨氏弹性模量E=2.1×105MPa,泊松比μ=0.3,密度ρ=7850 kg/m3。Inventor默认的有限元单元基本类型为四边形,设置网格相关性为100,自动进行网格划分后得到节点72663个,单元49031个,网格划分。为了准确的反映齿轮啮合的实际状态,在齿轮内孔表面添加固定约束,在选定的位置、方向上添加载荷,并根据斜齿轮啮合特点将载荷设置为面力。实行应力计算,计算结果为应力云图、位移变形以及安全系数等。分析可得到最大主应力的应力云图及数值。
      由应力云图可以看出,齿根最大应力位于过渡曲线中间部分,而非过渡曲线与渐开线相接处,这与实际情况相吻合。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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