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基于CATIA的减速器齿轮轴有限元分析

发布于:2016-07-07 21:00
有限元分析

      减速器是现代机械装备中使用较广的通用机械装备,具有结构紧凑、传动效率高、传递运动准确、可靠等优点。CATIAApp是由法国达索企业(Dassault System)推出的计算机辅助设计、制造和分析App(CAD/CAE/CAM),广泛应用于航天、汽车、船舶和电子设备等行业,涵盖基础结构、机械设计、造型、分析与模拟、数控加工、数字化仿真等模块,并在三维特征建模方面功能强大,能够非常方便的进行三维零件参数化造型,完成的参数化造型能根据按人机交互形式输入的设计变量来控制特征的有无,形成新的尺寸,从而能够再制造出新的三维零件。
      以二级直齿圆柱齿轮减速器的齿轮轴为例,进行三维建模,此齿轮轴为高速轴,在CATIAApp设计中先生成齿轮,其基本参数如表。齿轮的生成是通过渐开线方程创建齿轮齿廓,并运用“圆阵列”、“切割”、“合并”功能,得到标准渐开线圆柱齿轮的截面图,再通过“拉伸(Pad)”、“旋转(Rotate)”等命令生成齿轮及齿轮轴。
      在对减速机齿轮轴进行有限元分析前,要对已设计好的齿轮轴模型赋予材质,45钢,调质,HBS=240~270。为了使齿轮更逼真,点击“视图”—“渲染样式”—“带材料着色”命令,然后转入到CATIA分析与模拟(Analysis&Simulation)模块中的创成式结构分析(Generative Structure Analysis)子模块进行静应力分析,然后划分网格。在CATIA界面的管理树中Finite Model.1—Nodes and Elements—OCTREE Tetrahedron Mesh.1:Gear shaft上点击鼠标右键,出现菜单,选择OCTREE Tetrahedron Mesh.1:Gear shaft对象—定义,弹出对话框,在对话框中设置单元的尺寸和类型。由于齿轮轴各处所受应力不同,网格划分可不同,应力较集中的区域网格划分要细,使它更接近于实际工作情况,计算结果更加精确。该齿轮轴由于有键槽、轴肩处应力集中,网格要细化,所以取单元尺寸为2 mm,其它部分为50 mm。
      根据零件和分析需要可施加适当的约束,运用夹紧(Clamp)命令对齿轮轴的轴端施加约束,假定在键槽的工作面和齿轮的节点上分别施加大小分别为24 MPa和10 MPa的分布压力,这2个压力使轴产生大小相等、方向相反的转矩。为了更清楚看到施加载荷,可设置Custmize View Modes对话框隐去网格。
      单击“Computer”命令,在弹出对话框中选“All”,单击“确定”命令后,计算机以对话框的形式显示对输入参数处理的进度条,这一系列计算都是系统自动完成,求解过程完成后,可查看分析结果。


                                                                                  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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