畢業(yè)設計--齒輪參數(shù)化設計及彎曲強度有限元分析

1、<p><b>　　畢業(yè)設計(論文)</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要 ……………………………………………………………………………………1</p><p>　　英文摘要 ……………………………………………………………………………………2</p>

2、<p>　　1 概述………………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.1 齒輪參數(shù)化設計…………………………………………………………………………3</p><p>　　1.2 齒輪彎曲強度有限元分析………………………………………………………………3</p><p>　　2 齒輪參數(shù)化設計……………………………

3、……………………………………………5</p><p>　　2.1 開發(fā)工具概述……………………………………………………………………………5</p><p>　　2.2 齒輪的設計過程…………………………………………………………………………5</p><p>　　2.3 齒輪計算機輔助設計的實現(xiàn)……………………………………………………………6</p>&

4、lt;p>　　2.4 參數(shù)化建模的方式………………………………………………………………………6</p><p>　　2.4.1基于模板的設計方法……………………………………………………………………7</p><p>　　2.4.2基于程序的設計方法……………………………………………………………………7</p><p>　　2.4.3基于表格的設計方法……………

5、………………………………………………………7</p><p>　　2.5 齒輪參數(shù)化建?！?</p><p>　　2.5.1建模過程………………………………………………………………………………8</p><p>　　2.5.2建立族表………………………………………………………………………………20</p&g

6、t;<p>　　3 有限元分析………………………………………………………………………………21</p><p>　　3.1 簡介………………………………………………………………………………………21</p><p>　　3.1.1ANSYS軟件概述………………………………………………………………………21</p><p>　　3.1.2齒輪有限元分析

7、思路…………………………………………………………………22</p><p>　　3.2 導入齒輪模型………………………………………………………………………22</p><p>　　3.2.1齒輪模型的導入的方法………………………………………………………………22</p><p>　　3.2.2設置PRO/E4.0與ANSYS10.0之間的接口………………………………

8、……………23</p><p>　　3.3 有限元網格劃分………………………………………………………………………24</p><p>　　3.3.1定義材料屬性、單元類型………………………………………………………………25</p><p>　　3.3.2網格劃分方法…………………………………………………………………………25</p><p>

9、　　3.3.3網格密度的控制………………………………………………………………………28</p><p>　　3.4 添加約束條件……………………………………………………………………………29</p><p>　　3.5 施加載荷………………………………………………………………………………29</p><p>　　3.6 求解與結果分析…………………………………………

10、………………………………30</p><p>　　3.6.1求解……………………………………………………………………………………30</p><p>　　3.6.2結果查看………………………………………………………………………………32</p><p>　　結論…………………………………………………………………………………………34</p><p

11、>　　謝辭…………………………………………………………………………………………35</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………………36</p><p>　　齒輪參數(shù)化設計及彎曲強度有限元分析</p><p>　　摘 要：齒輪傳動作為工程中最為常見的傳動形式，其強度設計和強度校核十分必要和重要。但由于影響齒輪強度的

12、因素眾多，齒輪強度計算衍變?yōu)橐粋€涉及多學科的復雜工程問題。參數(shù)化設計對于形狀大致相似的一系列零部件，只需修改相關參數(shù)，便可生成新的零部件，從而大大提高設計效率。在Pro/E中，通過參數(shù)化建模的方法，生成齒輪的完整漸開線齒廓，采用特征操作方法生成了漸開線齒輪的三維實體模型。然后建立Pro/E與ANSYS10.0的接口，將模型導入。在ANSYS軟件中實現(xiàn)了漸開線齒輪“網格剖分、載荷施加、求解計算”的全過程參數(shù)化，實現(xiàn)了CAD與CAE的一體化

13、，極大地提高了工程設計效率。ANSYS設計數(shù)據(jù)接口程序提供完全與設計數(shù)據(jù)相關聯(lián)的分析方案，并能通過良好的用戶界面完成分析。利用ANSYS的數(shù)據(jù)接口，可精確的將在CAD系統(tǒng)下生成的幾何數(shù)據(jù)傳入ANSYS，而后準確地在該模型上劃分網格并求解。</p><p>　　關鍵詞：齒輪設計;參數(shù)化建模;有限元分析</p><p>　　Gear parametric design and finite e

14、lement analysis for bending strength</p><p>　　Abstract：Gear transmission as the most common form of transmission in the works, the strength of design and strength check of a very necessary and important .How

15、ever, due to many factors affecting the gear strength, gear strength calculation Evolution is a complex engineering problems involving multi-disciplinary. Parametric design for the shape is roughly similar range of compo

16、nents, only a modification of the relevant parameters, can generate new parts, thus greatly improving the design effici</p><p>　　Key words：Gear design；parametrization modelling; finite element analysis</p

17、><p>　　齒輪參數(shù)化設計及彎曲強度有限元分析</p><p><b>　　1 概 述</b></p><p>　　1.1 齒輪參數(shù)化設計</p><p>　　齒輪是一種通用的傳動機構，有特殊的設計和加工技術，其加工精度對傳動精度、機械的穩(wěn)定性等有重要影響，因此實現(xiàn)齒輪的精確建模是后續(xù)研究的重要保證。在Pro/E中

18、，通過參數(shù)化建模的方法，生成齒輪的完整漸開線齒廓，采用特征操作方法生成了漸開線齒輪的三維實體模型。</p><p>　　齒輪傳動是機械設備中應用最廣泛的動力和運動傳遞裝置,廣泛應用于航空、汽車、機床和自動化生產線等各種通用機械中。齒輪嚙合的力學行為和工作性能對整個機器有重要影響。隨著機械行業(yè)的不斷發(fā)展，各種精密機床不斷被研發(fā)，對齒輪的成形精度有了越來越高的要求。為了精確模擬齒輪的實際成形過程，就要求對齒輪進行精確

19、的三維建模。目前國內使用的三維CAD軟件種類很多,高端的有Pro/E、CATIA、I-DEAS、UG等,中、低端的有Solid Edge、Pro/E、國產CAXA等。本文主要闡述基于Pro/E的齒輪參數(shù)化設計及有限元分析。Pro/E是一個優(yōu)秀的機械CAD/CAE/CAM一體化高端軟件,它基于完全的三維實體復合造型、特征建模技術, 能設計出任意復雜的產品模型。再加上技術上處于領先地位的CAM模塊、內嵌的CAE模塊, 使CAD、CAE和CA

20、M有機集成,可以使產品的設計、分析和制造一次完成。使我們能夠數(shù)字化地創(chuàng)建和獲取三維產品定義。我們可以通過修改零件的特定參數(shù)和屬性,然后根據(jù)相關聯(lián)的尺寸表達式的作用而引起整個模型的變化,從而可得到所需零件。在參數(shù)化設計過程中,主要有兩種參數(shù)即自變參數(shù)和因變參數(shù)。因變</p><p>　　1.2 齒輪彎曲強度有限元分析 </p><p>　　實際工程中有大量的問題，如力場等是呈勻態(tài)連續(xù)變化的。

21、利用有限元分析法可以將研究對象離散成有限多個單元體，通過分析得到一組代數(shù)方法，進而求得近似解。由于單元可以被分割成各種形狀和大小不同的尺寸，所以有限元分析法能很好地適應復雜的幾何形狀、復雜的材料特性和復雜的邊界條件。</p><p>　　有限元分析總體上可分成三個部分：前處理部分，分析計算部分以及后處理部分。前處理部分主要是生成有限元模型，對幾何模型進行網格劃分，得到有限元模型的相關數(shù)據(jù)：分析計算部分根據(jù)有限元模

22、型的數(shù)據(jù)文件進行有限元分析：后處理部分是有限元計算后輸出結果的加工階段，主要包括數(shù)據(jù)輸出和圖形顯示。由于后兩個階段采用批處理方式和單純的輸出顯示，所以人工干預不多，相比之下最繁重的工作還在于前處理階段，即確定特定分析對象的關系和建立模型，包括節(jié)點數(shù)、節(jié)點編碼，因此將重點工作放在前處理過程中。</p><p>　　通過Pro/E工具對當前齒輪有限元分析方法進行適當補充，以提高其分析精度和有效性，從而引伸到其他機械零

23、件的有限元分析工作中，即利用三維設計軟件進行精確的三維造型，并通過標準數(shù)據(jù)接口或數(shù)據(jù)接口轉入分析系統(tǒng)，將模型以Pro/E、STEP、DXF或IGES格式讀入有限元分析軟件ANSYS10.0中，然后用有限元分析軟件進行精確計算。</p><p>　　2 齒輪參數(shù)化設計</p><p>　　2.1 開發(fā)工具概述</p><p>　　PRO/E是美國PTC公司的標志性軟

24、件。自1988年問世伊始，即引起CAD/CAM即的極大震動，10年間已成為全世界及中國地區(qū)最普及的3DCAD/CAM軟件。它提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關及工程數(shù)據(jù)在利用等概念改變了MDA(Mechanical Design Automation)的傳統(tǒng)觀念，這種全新概念己成為當今世界MDA領域的新標準。PRO/ENGINEER廣泛應用于電子、機械、模具、工業(yè)設計、汽機車、自行車、航天、家電、玩具等各行業(yè)，可謂是個全方位的3

25、D產品開發(fā)軟件，其新版本WILDFIRE2.0更是集合了零件設計、產品組合、模具開發(fā)、NC加工、板金件設計、鑄造設計、造型設計、逆向工程、自動量測、機構仿真、應力分析、產品數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體，功能強大，范圍廣泛。</p><p>　　齒輪機構是在各種機構中應用最為廣泛的一種傳動機構。Pro/E作為機械行業(yè)設計的三維CAD軟件，它提供了強大的參數(shù)化、基于特征的實體造型技術，在機械設計，模型設計行業(yè)被廣泛使用。能

26、與ANSYS、ADAMS等多種軟件良好結合進行建模和仿真。</p><p>　　由于在Pro/E中實體模型可以有多種不同的生成方法，采取何種方法更為合理、高效，需要有一個經驗積累過程。一般來說，要根據(jù)圖形的形狀選擇生成模型的方式。草圖繪制盡量簡化，最好不要繪制過渡圓角、倒角等非關鍵性信息。首先主要是利用Pro/E中的拉伸、旋轉、掃描、陣列等基本操作建立工作裝置三維實體模型。</p><p>

27、;　　PRO/E軟件是比較理想的參數(shù)化造型工具。另外，它與ANSYS軟件有專門的數(shù)據(jù)接口，通過這個接口把模型數(shù)據(jù)導入到ANYS軟件中，不僅方便、而且效果十分理想。</p><p>　　2.2 齒輪的設計過程</p><p>　　由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力。因此,按齒根彎曲強度計算所得到的模數(shù),圓整成標準值后,即為齒輪模數(shù)。進而可計算出小、大齒輪的幾何參數(shù)(齒數(shù)、

28、齒寬、中心距等)。這樣設計出的齒輪傳動,經過校驗滿足了齒根彎曲疲勞強度,并能做到結構緊湊,避免浪費。Pro/Engineer是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同設計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋(Ribs）、槽(Slots)、倒角(Chamfers)和抽空（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復雜的幾何設計方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)

29、值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關系，任何一個參數(shù)改變，其也相關的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便和可令設計優(yōu)化更趨完美。參數(shù)化設計方法作為一種全新的設計方法現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)界，充分運用 Pro/E軟件的參數(shù)化技術,實現(xiàn)漸開線齒輪的三維參數(shù)化建模已廣泛應用。</p><p>　　2.3 齒輪計算機輔助設計的實現(xiàn)</p><p>　　利用 PRO/E可以方便地

30、實現(xiàn)齒輪設計的參數(shù)化，從而大大提高設計效率。當用戶在PRO/E中對齒輪進行三維建模時，會以程序的形式記錄了齒輪的主要設計步驟和尺寸參數(shù)列表，用戶可以根據(jù)需要對程序進行修改。這樣只要用戶重新運行這個程序并變更齒輪的參數(shù)就可以生成新的齒輪，從而使不熟悉三維建模技巧的設計人員也可使用現(xiàn)有的三維齒輪模型進行更新設計，減少繁瑣復雜的重復勞動。齒輪設計在PRO/E環(huán)境中,需要利用PRO/E實現(xiàn)齒輪設計計算。PRO/E是一個允許程序訪問并影響PRO/

31、E對象模型的程序集,同時提供一個PRO/E所共容的編譯和鏈接程序的方式。</p><p>　　2.4 參數(shù)化建模的方式</p><p>　　參數(shù)化設計方法使設計者構造模型時可以集中于概念設計和整體設計，充分發(fā)揮創(chuàng)造性，提高設計效率。其主要思路如圖2-1所示，通過對產品建模特征的解析，從特征中抽象出特征參數(shù)，再對特征參數(shù)進行分析，得到參數(shù)模型。根據(jù)模型信息建立參數(shù)間關聯(lián)與約束，并確定某些參數(shù)

32、為設計變量，進而建立由設計變量驅動的零件族。通過參數(shù)化的方法建立零件，可以方便零件族的實現(xiàn)及其管理操作，可以實現(xiàn)設計中大量重復、改進型設計效率的提高。參數(shù)化設計對于形狀大致相似的一系列零部件，只需修改相關參數(shù)，便可生成新的零部件，從而大大提高設計效率。</p><p>　　參數(shù)化設計是基于參數(shù)化模型的一種設計方法，即在設計過程中利用模型參數(shù)的變化得到具有不同參數(shù)的模型。 圖2-1 參數(shù)化建模思路</

33、p><p>　　參數(shù)化設計在產品系列設計中具有重要的應用。</p><p>　　目前，參數(shù)化設計方法具有以下幾種：</p><p>　　2.4.1基于模板的設計方法</p><p>　　事先生成零件的參數(shù)化模型，建立需要的幾何約束和尺寸關系，并按一定方式儲存作為新的設計模板。當需要設計相似零件時，可以調出需要的零件，并按設計要求修改驅動尺寸，驅動

34、模型變化，并將變化后的模型另存為新的零件模型。</p><p>　　這種方式實際上是對已有模型進行編輯，直接利用現(xiàn)有模型生成新模型的一種方式。它的適應性強，變化方式多。</p><p>　　2.4.2 基于程序的設計方法 </p><p>　　這種方法是通過對CAD系統(tǒng)的二次開發(fā)，形成專用的用戶應用程序，并在程序中調用模型生產命令和建立模型的尺寸關系。當運行應用程序

35、時值，只需對規(guī)定的尺寸參數(shù)賦予具體的尺寸值，便可直接生產需要的模型。</p><p>　　這種方式是采用三維模型和程序控制相結合的方式，根據(jù)零件或組件的設計要求，預定義一組能控制三維模型形狀和拓撲關系的設計參數(shù)集合。當運行應用程序時，以人機交互方式修改參數(shù)，通過參數(shù)化尺寸驅動直接生成需要的模型。</p><p>　　Pro/E允許開發(fā)者根據(jù)客戶的特殊需要來進行擴充和修改。利用Pro/E建模

36、時，Pro/Program會產生特征程序，它記錄著模型樹(model tree)中包括各個特征的建立方法、參數(shù)設置、尺寸以及關系式約束等在內的每個特征的詳細信息，可以通過修改和添加特征的program來生成基本參數(shù)相同的模型庫。</p><p>　　這種方式的自動化程度高，建模速度快，共享性大，但編程工作量大。對于標準件、常用件和模具等應用較多的模型，利用這種方式具有很高的建模效率。</p><

37、;p>　　2.4.3 基于表格的設計方法</p><p>　　如果某些零件結構一樣，只是尺寸不同，那么這些零件就不必一一建立?？墒紫冉⒁粋€父零件，定義控制零件大小的各個參數(shù)，在設計時通過改變各個參數(shù)的值來得到所需要的衍生零件，從而建立一系列的零件，這些零件組成的集合稱為族表。采用族表技術可以方便快捷地達到設計目的。</p><p>　　在建立父零件時應注意以下兩個問題：</p

38、><p>　?、?父零件一般采用同類型零件中尺寸最大的零件；</p><p>　?、?父零件應包含同類型零件的所有特征。</p><p>　　基于表格的設計方法屬于CAD軟件的內嵌功能，其特點是無需編寫、編譯和調試程序，工作量小，簡單易用，但是不如基于程序的設計方法功能強大和用戶化。</p><p>　　2.5 齒輪參數(shù)化建模</p>

39、<p>　　齒輪是機械工業(yè)中廣泛使用傳遞兩相交軸之間運動和動力的重要基礎零部件，它的繪圖工作繁雜費時。而這類零件大部分具有相似的結構和形狀，在新產品的設計和圖紙繪制過程中，不可避免要反復修改，進行零件形狀、尺寸的綜合協(xié)調和優(yōu)化。因此，應用參數(shù)化建模技術有非常重要的經濟效用和現(xiàn)實作用，對于提高設計效率和保證設計質量也具有重要意義。首先，按設計要求確定齒輪的相關參數(shù)，如表2-2所示為齒輪各參數(shù)：M（法向模數(shù)）、Z(齒數(shù))、AF

40、PH(壓力角)、HAX（齒頂高系數(shù)）、CX（頂隙系數(shù)）、B（齒寬）、HA（齒頂高）、HF（齒根高）、X（變位系數(shù)）、DA（齒頂圓直徑）、DB（基圓直徑）、DF（齒根圓直徑）、D(分度圓直徑)等。</p><p>　　表2-1 圓柱齒輪參數(shù)</p><p>　　表中“——”表示該系數(shù)由關系式決定。</p><p>　　2.5.1 建模過程</p>&l

41、t;p>　?、?新建零件：chilun0001。</p><p>　?、?設置尺寸參數(shù)：單擊菜單“工具”——參數(shù)，在參數(shù)對話框中添加尺寸的各個參數(shù)，如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 參數(shù)對話框</p><p>　?、?繪制齒輪基本圓：選取FRONT平面為草繪平面，單擊草繪按鈕，進入到二維草繪，在草繪平面內繪制認知尺寸的四個同心圓，如圖2-3所示

42、，確定，退出草繪模式。</p><p>　　圖2-3 齒輪基本圓</p><p>　?、?創(chuàng)建齒輪關系式，確定齒輪尺寸：</p><p>　　① 在“工具”主菜單選取“關系”選項，打開關系對話框。</p><p>　?、?在關系對話框中分別添加齒輪的分度圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑以及齒頂圓直徑的關系式（如圖2-4所示），通過這些關系式以及

43、已知的參數(shù)來確定上述參數(shù)的數(shù)值。</p><p><b>　　圖2-4 關系式</b></p><p>　?、?接下來將參數(shù)與圖形上的尺寸相關聯(lián)。在圖形上單擊選擇尺寸代號，將其添加到【關系】對話框中，再編輯關系式，添加完畢后的【關系】對話框如下圖所示，其中為尺寸sd0、sd1、sd2和sd3新添加了關系，將這四個圓依次指定為基圓、齒根圓、分度圓和齒頂圓，如圖2-5所

44、示。</p><p>　?、?在【關系】對話框中單擊確定按鈕，系統(tǒng)自動根據(jù)設定的參數(shù)和關系式再生模型并生成新的基本尺寸。最終生成如圖2-6所示的標準齒輪基本圓。</p><p>　　⑸ 創(chuàng)建齒輪輪廓線：</p><p>　?、?在右工具箱中單擊“基準曲線”按鈕打開【曲線選項】菜單，在該菜單中選擇【從方程】選項，然后選取【完成】選項。</p><p

45、>　?、?系統(tǒng)提示選取坐標系，在模型樹窗口中選擇當前的坐標系，然后在【設置坐標類型】菜單中選擇【笛卡爾】選項。系統(tǒng)打開一個記事本編輯器。</p><p>　　③ 在記事本中添加如圖2-7所示的漸開線方程式，完成后依次選取【文件】／【保存】選項保存方程式，然后關閉記事本窗口。</p><p>　　圖2-5 添加基本圓</p><p>　　圖2-6 標準齒輪基

46、本圓</p><p>　　圖2-7 漸開線方程</p><p>　?、?單擊【曲線：從方程】對話框中的確定按鈕，完成齒輪單側漸開線的創(chuàng)建。生成如圖2-8所示的齒廓曲線。</p><p>　　圖2-8 齒廓曲線</p><p>　　⑤ 創(chuàng)建基準點PNT0。在右工具箱中單擊“基準點”按鈕打開【基準點】對話框，選擇圖2-9所示的兩條曲線作為基準

47、點的放置參照(選擇時按住CTRL鍵)。</p><p>　　圖2-9 創(chuàng)建基準點PNT0</p><p>　　⑥ 創(chuàng)建基準軸A-l。在右工具箱中單擊“基準軸”按鈕打開【基準軸】對話框，選取TOP和RIGHT基準平面作為放置參照(選擇時按住CTRL鍵)。</p><p>　　⑦ 創(chuàng)建基準平面DTM1。在右工具箱中單擊基準平面按鈕打開【基準平面】對話框，選取前面已經創(chuàng)

48、建的基準點PNT0和基準軸A-1作為參照(選擇時按住CTRL鍵)。創(chuàng)建圖2-10所示的基準平面。</p><p>　　圖2-10 創(chuàng)建基準平面DTM1</p><p>　　⑧ 創(chuàng)建基準平面DTM2。在右工具箱中單擊基準平面按鈕打開【基準平面】對話框，在參照中選擇基準平面DTM1和基準軸A_1作為參照(選擇時按住CTRL鍵)，然后在【旋轉】文本框中輸入“-360／(4*z)”，如圖2-11

49、所示。</p><p>　　圖2-11 創(chuàng)建基準平面DTM2</p><p>　?、?在【工具】主菜單中選取【關系】選項打開【關系】對話框，在模型樹單擊上一步創(chuàng)建的“DTM2”基準平面，此時將顯示如圖所示的角度參數(shù)，單擊該尺寸將其添加到關系對話框，并完成關系式“d8=360／(4*z)”。關閉【關系】對話框。</p><p>　?、?鏡像漸開線。在工作區(qū)中選取已創(chuàng)

50、建的漸開線齒廓曲線，然后單擊右工具箱中的“鏡像”按鈕，選擇基準平面DTM2作為鏡像平面，鏡像漸開線后的結果如圖2-12所示。</p><p>　　圖2-12 鏡像漸開線后的結果</p><p>　?、?創(chuàng)建齒頂圓實體特征：</p><p>　　① 在右工具箱中單擊拉伸按鈕，打開設計圖標板，在圖標板中單擊定義放置打開【草繪】面板，單擊“定義”按鈕打開【草繪】對話框，

51、選擇基準平面“FRONT”作為草繪平面，其他設置接受系統(tǒng)默認參數(shù)，最后單擊“草繪”鈕進入二維草繪模式。</p><p>　?、?在右工具箱中單擊“通過邊創(chuàng)建圖元”按鈕打開【類型】對話框，選擇其中的【環(huán)】單選按鈕，然后在工作區(qū)中選擇齒頂圓作為草繪剖面，最后在右工具箱中單擊確定按鈕，退出二維草繪模式。</p><p>　?、?在圖標板中設置拉伸深度為B，系統(tǒng)彈出對話框，單擊是按鈕確認引入關系式

52、。單擊完成按鈕完成齒頂圓實體的創(chuàng)建。實體圖如圖2-13所示。</p><p>　?、?仿照前面介紹的方法將拉伸深度參數(shù)添加到【關系】對話框中，并編輯關系式“d7=B”。</p><p><b>　?、?創(chuàng)建齒廓曲線：</b></p><p>　?、?在右工具箱中單擊“草繪”按鈕，打開【草繪】對話框。選取基準平面FRONT作為草繪平面，單擊刊按鈕

53、，確保草繪視圖方向指向實體特征，接受其他系統(tǒng)缺省參照后進入二維草繪模式。</p><p>　　圖2-13 齒頂圓實體</p><p>　?、?在右工具箱中單擊“通過邊創(chuàng)建圖元”按鈕，打開【類型】對話框，選擇其中的【單個】單選按鈕，使用修剪和圓角鈕并結合繪圖工具繪制如圖所示的二維圖形(在兩個圓 角處添加等半徑約束)。完成后單擊右工具箱中單擊完成按鈕，退出二維草繪模式。</p>

54、<p>　　③ 將圓角半徑參數(shù)添加到關系式對話框，完善關系式，如圖2-14所示。</p><p>　?、?創(chuàng)建第一個齒槽：選中剛剛做好的草繪特征，在右工具箱中單擊拉伸按鈕，打開設計圖標板，在圖標板中單擊“放置”按鈕打開【草繪】面板，此時可以看到系統(tǒng)自動選取上一步創(chuàng)建的草繪曲線作為草繪。完成，最終效果如圖2-15。</p><p>　?、?創(chuàng)建齒輪陣列特征：</p>

55、<p>　?、?右鍵單擊剛剛做好的拉伸特征，在編輯菜單中選擇陣列，打開陣列操控板，將陣列類型改為軸，選擇A_1作為軸陣列參照，確定。</p><p>　　② 將陣列成員數(shù)添加到關系式，單擊工具—關系，打開關系對話框，在模型樹單擊剛剛做好的軸陣列，此時陣列尺寸參數(shù)將顯示在屏幕上，單擊陣列成員數(shù)尺寸，將該尺寸添加到關系式中，完善關系式，如圖2-16所示。</p><p>　　③ 確

56、定后再生，結果如圖2-17所示。</p><p>　　圖2-14 添加圓角半徑關系式</p><p>　　圖2-15 創(chuàng)建第一個齒槽</p><p>　　圖2-16 添加陣列關系式</p><p>　　圖2-17 再生后的齒輪實體</p><p><b>　?、蝿?chuàng)建單個齒</b></

57、p><p>　?、?在右工具箱中單擊拉伸按鈕打開設計圖標板，在圖標板中單擊放置按鈕打開【草繪】面板，選擇基準平面FRONT作為草繪平面。在草繪平面中繪制直徑為35的圓，創(chuàng)建減材料拉伸實體特征，設置拉伸深度為“穿透”。生成如圖2-18所示。</p><p>　　② 將上述拉伸特征尺寸添加到關系式，剖面尺寸：d28=0.8×m×z。如圖2-19所示。</p>&l

58、t;p>　　圖2-18 剪切后的齒輪實體</p><p>　　圖2-19 將尺寸d28添加到關系中</p><p>　?、?在右工具箱中單擊拉伸按鈕打開設計圖標板，在圖標板中單擊放置按鈕打開【草繪】面板，選擇基準平面FRONT作為草繪平面。在草繪平面中繪制如圖2-20所示圖形，創(chuàng)建減材料拉伸實體特征，設置拉伸深度為“穿透”。生成如圖2-21所示。</p><p

59、>　　圖2-20 將其他齒剪切掉</p><p>　　圖2-21 生成單個齒</p><p>　　2.5.2 建立族表</p><p>　　單擊【工具】→【族表】彈出“族表chulun0001”對話框單擊“添加/刪除列表” 按鈕，彈出“族項目”對話框，點擊“參數(shù)”彈出“選擇參數(shù)”對話框，選擇M、Z、ALPHA、HAX、CX、B、X。如圖2-22所示。單擊確

60、定，返回“族表chulun0001”對話框。單擊“所選行處插入新的實例” 按鈕，就可以設置新的參數(shù)值。如圖2-23所示。</p><p>　　圖2-22 添加參數(shù)</p><p><b>　　圖2-23 族表</b></p><p><b>　　3 有限元分析 </b></p><p><

61、;b>　　3.1 簡介</b></p><p>　　對圓柱齒輪進行齒根應力計算，首先必須確定齒輪在嚙合過程中的齒向載荷分布及齒間載荷分布。通過建立齒面坐標系及相應的坐標轉換陣，求出圓柱齒輪在整個嚙合過程中各接觸線上的載荷分布和齒間載荷分布。</p><p>　　將建立的PRO/E模型導入到ANSYS，在齒輪模型的接觸線的節(jié)點上加上求出的節(jié)點力。最后計算并生成文本文件，輸出

62、對各條接觸線加載時的齒根應力。</p><p>　　在ANSYS軟件中實現(xiàn)了漸開線齒輪“網格剖分、載荷施加、求解計算”的全過程參數(shù)化，實現(xiàn)了CAD與CAE的一體化，極大地提高了工程設計效率。ANSYS設計數(shù)據(jù)接口程序提供完全與設計數(shù)據(jù)相關聯(lián)的分析方案，并能通過良好的用戶界面完成分析。利用ANSYS的數(shù)據(jù)接口，可精確的將在CAD系統(tǒng)下生成的幾何數(shù)據(jù)傳入ANSYS，而后準確地在該模型上劃分網格并求解。在參數(shù)化的分析過

63、程中可以簡單的修改其中的參數(shù)達到反復分析各種尺寸、不同載荷大小，極大的提供分析效率，減少分析成本。</p><p>　　3.1.1 ANSYS軟件概述</p><p>　　ANSYS軟件是融結構、熱、流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元分析軟件，可廣泛用于核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學、輕工、地礦、水利、日用家電等一般

64、工業(yè)及科學研究。該軟件可在大多數(shù)計算機及操作系統(tǒng)中運行，從PC機到工作站直至巨型計算機，ANSYS文件在其所有的產品系列和工作平臺上均兼容。ANSYS多物理場藕合的功能，允許在同一模型上進行各式各樣的禍合計算，如:熱一結構禍合、磁一結構禍合以及電一磁一流體一熱禍合，在PC機上生成的模型同樣可運行于巨型機上，這樣就確保了ANSYS對多領域多變工程問題的求解。</p><p>　　該軟件提供了一個不斷改進的功能菜單，

65、具體包括:結構高度非線性分析、計算流體動力學分析、設計優(yōu)化、接觸分析、自適應網格劃分、大應變/有限轉動功能以及利用ANSYS參數(shù)設計語言(APDL)的擴展宏命令功能。</p><p>　　另外，ANSYS可與許多先進的CAD軟件共享數(shù)據(jù)，并為各個工業(yè)領域的用戶提供了分析各種問題的能力。ANSYS設計數(shù)據(jù)接口程序提供完全與設計數(shù)據(jù)相關聯(lián)的分析方案，并能通過良好的用戶界面完成分析。利用ANSYS的數(shù)據(jù)接口，可精確的將

66、在CAD系統(tǒng)下生成的幾何數(shù)據(jù)傳入ANSYS，而后準確地在該模型上劃分網格并求解，這樣用戶能方便地分析新產品和部件，而不必因為在分析系統(tǒng)中重新建模而費時耗力，同時還可以利用ANSYS程序的高級功能，例如非線性、電磁場以及計算流體動力學。ANSYS數(shù)據(jù)接口程序還可以鑲嵌在CAD環(huán)境中，用戶可直接在CAD的界面下在CAD的模型上進行某些分析工作，并能保持CAD數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)間的相關性。</p><p>　　3.1.2

67、齒輪有限元分析思路</p><p>　　齒輪有限元分析思路如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 齒輪有限元分析思路</p><p>　　3.2 導入齒輪模型</p><p>　　將建立的PRO/E模型導入到ANSYS，實現(xiàn)PRO/E與ANSYS的連接。</p><p>　　3.2.1 齒輪模型的導入的方法&

68、lt;/p><p>　　ANSYS軟件本身具有建立模型的功能，但考慮到齒輪參數(shù)化齒輪模型比較復雜。所以本文利用專業(yè)造型軟件PRO/E構造齒輪模型，然后再導入到ANSYS軟件中。</p><p>　　把在PRO/E中生成的齒輪模型導入到ANSYS軟件中有很多種方法。方法之一，把模型轉化為通用的IGS格式。這種導入的方法的模型存在許多缺陷，不僅精度不高，而且經常出現(xiàn)體丟失等的不良現(xiàn)象。另一種方法是

69、利用ANYSY軟件與PRO/E軟件的專用直接接口。用這種方法導入的模型效果非常理想。但在導入前要設置這兩個軟件之間的接口。</p><p>　　3.2.2.設置PRO/E4.0與ANSYS10.0之間的接口</p><p>　　單擊【開始】→【所有程序】→【ANSYS10.0】→【utilities】→【ANS_ADMIN】彈出（a）圖。設置的過程如圖3-2所示，在圖3-2(e)中需寫入P

70、RO/E軟件的安裝路徑。</p><p>　?。╝） (b)</p><p>　　(c) (d)</p><p>　　(e) (f)</p><p&g

71、t;　　圖3-2 接口設置過程</p><p>　　在Pro/E安裝目錄文件中找到“protk.dat”文件，路徑是“C:\Program Files\proeWildfire 4.0\i486_nt\text\chinese_cn\protk.dat”。用記事本打開“protk.dat”，然后在“allow_stop TRUE”和“revision 24.0”之間加上“unicode_encoding FAL

72、SE”，如圖3-3所示，最后保存并關閉。</p><p>　　設置后啟動PRO/E4.0，則可以看到嵌入在PRO/E界面中的ANSYS接口(如圖3-4所示)。在PRO/E中生成齒輪模型后，只需點擊圖3-4中的ANSYS10.0→ANSYSGEOM菜單就會自動啟動ANSYS軟件，并且生成一個拓展名為.anf的模型文件。在ANSYS軟件中點擊File/Import/Pro/e菜單，則會彈出一個對話框，在對話框中打開.

73、anf模型棄件(或.prt模型文件)。這時模型就導入到了ANSYS中。</p><p>　　圖3-3 修改protk.dat</p><p>　　圖3-4 PRO/E界面中嵌入的ANSYS接口</p><p>　　在安裝PRO/E和ANSYS軟件的時候最好安裝在同一目錄下。</p><p>　　3.3 有限元網格劃分</p>

74、<p>　　網格劃分是生成計算所需的節(jié)點和單元，是建立有限元模型的一個重要環(huán)節(jié)。它要求考慮的問題較多，需要的工作量較大，是利用有限元法求解的最繁瑣的一步，而且所劃分的網格形式對計算精度和計算規(guī)模將產生直接影響。ANSYS中網格劃分主要分為三個步驟:定義單元屬性、設置網格控制參數(shù)、生成網格與修正網格。網格劃分的關鍵問題有:單元類型的選擇、網格劃分方法的選擇、合理的確定網格密度、網格質量的改進。下面分別進行闡述。</p&g

75、t;<p>　　對于有限元分析來說，網格劃分是其中最關鍵的一個步驟，網格劃分的好壞直接影響到解算的精度和速度。網格化有三個步驟：定義單元屬性（包括實常數(shù)）、在幾何模型上定義網格屬性、劃分網格。定義網格的屬性主要是定義單元的形狀、大小。單元大小基本上在線段上定義，可以用線段數(shù)目或長度大小來劃分，可以在線段建立后立刻聲明，或整個實體模型完成后逐一聲明。建立模型時，采用線段建立后立刻聲明比較方便且不易出錯。例如聲明線段數(shù)目和大小

76、后，復制對象時其屬性將會一起復制，完成上述操作后便可進行網格化命令。網格化過程也可以逐步進行，即實體模型對象完成到某個階段就進行網格話，如所得結果滿意，則繼續(xù)建立其他對象并網格化。</p><p>　　3.3.1 定義材料屬性、單元類型</p><p>　　材料屬性：齒輪材料為45號鋼，彈性模量E=2.06×10MPa，泊松比為。單元類型決定單元的自由度設置、單元形狀、維數(shù)、位移

77、形函數(shù)。在ANSYS數(shù)據(jù)庫中有200余種不同單元類型可供選擇。ANSYS單元類型庫中的三維實體單元有Solid45,Solid95,Solid92,Solid185,Solid186,Solidl87等。它們的區(qū)別主要在于單元的節(jié)點數(shù)目不同、單元的階次不同，另外在大變形適應能力、沙漏控制、積分控制等方面也有差異。考慮到計算精度和計算經濟性，在分析輪齒彎曲強度時，選擇Solid185單元。該單元通過8個節(jié)點來定義，每個節(jié)點有3個沿著x ,

78、y ,z方向平移的自由度，單元具有超彈性、應力剛化、蠕變、大變形和大應變能力，還可采用混合模式模擬幾乎不可壓縮彈塑性材料和完全不可壓縮超彈性材料。</p><p>　　3.3.2 網格劃分方法</p><p>　　ANSYS中的網格劃分方法主要有自由網格劃分、映射網各劃分和體掃掠網格劃分三種。自由網格劃分是自動程度最高的網格劃分技術。它對所有劃分的模型沒有特殊的要求，可以應用于任何模型的網

79、格劃分。在面上(平面、曲面)它自動生成三角形或四邊形網格，在體上它自動生成四面體網格。在自由網格劃分時可以應用ANSYS內置的一個專家系統(tǒng)—智能尺寸控制系統(tǒng)對網格的疏密進行控制，也可以手工控制。盡管應用自由網格劃分技術劃分網格省時省力，效率很高，但是由于它只能將體劃分成四面體網格，這樣造成有限元模型網格數(shù)量過大，降低了計算的精度和速度。</p><p>　　如果由于模型比較復雜，必須使用自由網格劃分時，則盡量選用

80、二次四面體單元(如Solid92單元)，不要選用線性六面體單元如(Solid45單元)。因為線性六面體單元沒有中間節(jié)點，在使用自由網格劃分后，自功將其退化為相應的線性四面體單元，該類型單元有過高的剛度，將會影響計算的精度。在有限元計算中，采用六面體單元計算時，節(jié)點比較少，而且精度比較高。在一般三維模型有限元計算時，首先應考慮使用六面體單元。在本文中由于齒輪模型結構比較復雜，屬不規(guī)則模型，所以在本文中不能使用六面體單元，而是采用了四面體單

81、元。</p><p>　?、?自由網格劃分是自動化程度最高的網格劃分技術之一，它在面上可以自動生 成三角形或四邊形網格，在體上自動生成四面體網格。通常情況下，可利用ANSYS的智能尺寸控制技術（SMARTSIZE命令）來自動控制網格的大小和疏密分布，也可進行人工設置網格的大?。ˋESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令）并控制疏密分布以及選擇分網算法等（MOPT命令）。對于復雜幾何模型而言，這

82、種分網方法省時省力，但缺點是單元數(shù)量通常會很大，計算效率降低。同時，由于這種方法對于三維復雜模型只能生成四面體單元，為了獲得較好的計算精度，建議采用二次四面體單元。如果選用的是六面體單元，則此方法自動將六面體單元退化為階次一致的四面體單元，因此，最好不要選用線性的六面體單元（沒有中間節(jié)點，比如45號單元），因為該單元退化后為線性的四面體單元，具有過大的剛度，計算精度較差；如果選用二次的六面體單元（比如95號單元），由于其是退化形式，節(jié)點

83、數(shù)與其六面體原型單元一致，只是有多個節(jié)點在同一位置而已，因此，可以利用TCHG命令將模型中的退化形式的四面體單元變化為非退化的四面體單元(如92號單元)，減少每個單元的節(jié)</p><p>　　在有些情況下，必須要用六面體單元的退化形式來進行自由網格劃分，比如，在進行混合網格劃分（后面詳述）時，只有用六面體單元才能形成金字塔過渡單元。對于計算流體力學和考慮集膚效應的電磁場分析而言，自由網格劃分中的層網格功能是非常有

84、用的。</p><p>　?、?映射網格劃分是對規(guī)整模型的一種網格劃分技術，它在面上生成四邊形網格，在體上生成六面體網格。使用這種方法生成的有限網格形狀規(guī)則，數(shù)目要比相應的自由網格少很多，可以大大節(jié)省計算寸間，提高計算精度。但是，這種網格劃分技術對面和體的形狀有一定的要求，對于復雜模型，必須使用體分割功能將復雜模型分割成許多形狀規(guī)則的模型后才能使用映射網格劃分技術。因此，使用映射網格劃分技術會花費較多的時間和精力

85、，但可得到較高的計算精度。對于三維復雜幾何模型而言，通常的做法是利用ANSYS布爾運算功能，將其切割成一系列四、五或六面體，然后對這些切割好的體進行映射網格劃分。也可以用連接的方式來得到規(guī)則的面和體，連接后生成的線或面對任何實體建模操作都是無效的，僅用于網格的劃分。</p><p>　　面可以是三角形、四邊形、或其它任意多邊形。對于四邊以上的多邊形，必須將某些邊聯(lián)成一條邊，以使得對于網格劃分而言，仍然是三角形或四

86、邊形來進行映射劃分。注意線與線的夾角不要太大或太小。體可以是四面體、五面體、六面體或其它任意多面體。對于六面以上的多面 體，必須某些面聯(lián)成一個面，以使得對于網格劃分而言，仍然是四、五或六面體。面的三角形映射網格劃分往往可以為體的自由網格劃分服務，以使體的自由網格劃分滿足一些特定的要求，比如：體的某個狹長面的短邊方向上要求一定要有一定層數(shù)的單元、某些位置的節(jié)點必須在一條直線上、等等。這種在進行體網格劃分前在其面上先劃分網格的方式對很多復雜

87、模型可以進行良好的控制，但別忘了在體網格劃分完畢后清除面網格。</p><p>　　⑶ 掃掠網格劃分是由面網格經過拖拉、旋轉、偏移等方式而生成網格的一種網格劃分技術。體掃略劃分比較適用于劃分從其它軟件中導入的實體模型和不規(guī)則實體模型。例如，對于具有高度不規(guī)則橫截面的3D模型，在橫截面上自由劃分四邊形網格，然后在體內掃掠成六面體單元。</p><p>　　對于由面經過拖拉、旋轉、偏移（VDR

88、AG、VROTAT、VOFFST、VEXT等系列命 令）等方式生成的復雜三維實體而言，可先在原始面上生成殼（或MESH200）單元形式的面網格，然后在生成體的同時自動形成三維實體網格；對于已經形成好了的三維復雜實體，如果其在某個方向上的拓撲形式始終保持一致，則可用（人工或全自動）掃略網格劃分（VSWEEP命令）功能來劃分網格；這兩種方式形成的單元幾乎都是六面體單元。</p><p>　　通常，采用掃略方式形成網格

89、是一種非常好的方式，對于復雜幾何實體，經過一些簡單的切分處理，就可以自動形成規(guī)整的六面體網格，它比映射網格劃分方式具有更大的優(yōu)勢和靈活性。</p><p>　　⑷ 混合網格劃分即在幾何模型上，根據(jù)各部位的特點，分別采用自由、映射、掃略等多種網格劃分方式，以形成綜合效果盡量好的有限元模型?；旌暇W格劃分方式要在計算精度、計算時間、建模工作量等方面進行綜合考慮。通常，為了提高計算精度和減少計算時間，應首先考慮對適合于掃

90、略和映射網格劃分的區(qū)域先劃分六面體網格，這種網格既可以是線性的（無中節(jié)點）、也可以是二次的（有中節(jié)點），如果無合適的區(qū)域，應盡量通過切分等多種布爾運算手段來創(chuàng)建合適的區(qū)域（尤其是對所關心的區(qū)域或部位）。其次，對實在無法再切分而必須用四面體自由網格劃分的區(qū)域，采用帶中節(jié)點的六面體單元進行自由分網（自動退化成適合于自由劃分形式的單元），此時，在該區(qū)域與已進行掃略或映射網格劃分的區(qū)域的交界面上，會自動形成金字塔過渡單元（無中節(jié)點的六面體單元沒

91、有金字塔退化形式）。Pro/E中的這種金字塔過渡單元具有很大的靈活性：如果其鄰接的六面體單 元無中節(jié)點，則在金字塔單元四邊形面的四條單元邊上，自動取消中間節(jié)點，以保證網格的協(xié)調性。同時，應采用前面描述的TCHG命令來將退化形式的四面體單元自動轉換成非退化的四面體單元，提高求解效率。</p><p>　　如果對整個分析模型的計算精度要求不高、或對進行自由網格劃分區(qū)域的計算精度要求不高，則可在自由網格劃分區(qū)采用無中節(jié)

92、點的六面體單元來分網（自動退化成無中節(jié)點的四面體單元），此時，雖然在六面體單元劃分區(qū)和四面體單元劃分區(qū)之間無金字塔過渡單元，但如果六面體單元區(qū)的單元也無中節(jié)點，則由于都是線性單元，亦可保證單元的協(xié)調性。</p><p>　　對于某些形式的復雜幾何模型，可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能來促成劃分出優(yōu)良的網格并降低計算規(guī)模。</p><p>　　子區(qū)模型是一種先總體、后局部的分析技

93、術（也稱為切割邊界條件方法），對于只關心局部區(qū)域準確結果的復雜幾何模型，可采用此手段，以盡量小的工作。</p><p>　　該方法的另外好處是：可以在小模型的基礎上優(yōu)化（或任意改變）所關心的細小特征，如改變圓角半徑、縫的寬度等；總體模型和局部模型可以采用不同的單元類型，比如，總體模型采用板殼單元，局部模型采用實體單元等。</p><p>　　子結構（也稱超單元）也是一種解決大型問題的有效手

94、段，并且在ANSYS中，超單元可以用于諸如各種非線性以及裝配件之間的接觸分析等，有效地降低大型模型的求解規(guī)模。</p><p>　　3.3.3 網格密度的控制</p><p>　　在ANSYS中能自動劃分齒輪模望的網格。但自動劃分的網格不一定能完全滿足要求，因此在劃分前需要做一些設置。在比較重要的部分網格應足夠的密，而在對計算結果影響不大的部位網格劃分就稀疏一些。在本文中主要是分析齒根的應

95、力，所以應對齒根進行局部密化。</p><p>　　網格的劃分密度對于齒輪強度分析的精確性和經濟性具有重要的意義。在彎曲強度分析中，網格劃分時應注意以下幾點:</p><p>　　(1)根據(jù)分析的精度要求，結合計算機的綜合性能和計算時間等經濟性因素，初步確定網格的劃分密度。</p><p>　　(2)根據(jù)齒形上應力分布的特點，在不同部位選用不同疏密的網格。通常在應力

96、變化劇烈、應力梯度較大的區(qū)域(如齒根)采用細密的網格;而在應力變化較平緩的地方(如輪體)采用較稀疏的網格密度。</p><p>　　(3)同一區(qū)域劃分的網格要求均勻，過渡區(qū)域網格的大小過渡要求平緩，這樣有利于提高計算精度。</p><p>　　對于常規(guī)的結構和載荷都是軸對稱或平面對稱的問題，毫無疑問應該利用其對稱性，對于一些特殊情況，也可以加以利用，比如：如果結構軸對稱而載荷非軸對稱，則可

97、用ANSYS專門用于處理此類問題的25、83和61號單元；對于由多個部件構成裝配件，如果其每個零件都滿足平面對稱性，但各對稱平面又不是同一個的情況下，則可用多個對稱面來處理模型（或至少可用此方法來減少建模工作量：各零件只需處理一半的模型然后拷貝或映射即可生成總體模型）。</p><p>　　總之，對于復雜幾何模型，綜合運用多種手段建立起高質量、高計算效率的有限元模型是極其重要的一個步驟，這里介紹的注意事項僅僅是很

98、少一部分，用戶自己通過許多工程問題的不斷摸索、總結和驗證才是最能保證有效而高效地處理復雜模型的手段。本文直接選取直齒輪幾何實體,進行劃分,在劃分過程中設置控制參數(shù),本文采用了四面體網格,網格控制角度最小5,最大175，單元大小為0.5。</p><p>　　直齒輪輪齒模型最終的有限元網格模型如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 齒輪輪齒的有限元網格模型</p>&

99、lt;p>　　3.4 添加約束條件</p><p>　　本文對齒輪采取靜力分析,分別對X、Y、Z三個方向上的平動和轉動進行約束。分別選擇直齒兩個端面和底面進行約束。</p><p><b>　　3.5 施加載荷</b></p><p>　　在單齒模型的節(jié)點上施加載荷。</p><p>　　齒輪嚙合時，外力的方向垂直

100、于齒面，而在ANSYS中加載只能向x，y，z三個坐標方向加載。所以應把加載在齒面接觸線節(jié)點上的力F分解成Fr、Ft、Fa三個方向力。</p><p>　　為了分析方便,本文提取其中一個直齒進行分析,在分析過程中,齒輪的齒面嚙合線上建立局部坐標系,將齒面上的法向載荷Fn在節(jié)點處分解為2個相互垂直的分力,即圓周力Ft與徑向力Fr。本文以漸開線直齒圓柱齒輪為例進行分析。齒輪材料為45號鋼(調質處理),彈性模量為E=2.

101、06×10MPa;泊松比μ=0.3;齒輪壓力角α=20標準值。該齒輪傳遞的扭矩T=9.3×103Nmm,則圓周力Ft=2T/d=372N,徑向力Fr=Ft×tanα=135N,加載結果,如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 添加約束與荷載</p><p>　　3.6 求解與結果分析</p><p><b>　　3.

102、6.1 求解</b></p><p>　　約束和載荷施加結束后，就可以進行有限元求解了。求解時首先要設置求解類型，其次選擇求解器，然后進行求解，求解結束后要將結果保存起來，便于后處理分析。</p><p>　?、?選擇分析類型：執(zhí)行Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis命令，彈出New Analysis對話框，選中Static

103、單選按鈕，如圖3-7所示，單擊OK按鈕。</p><p>　?、?選擇PCG迭代求解器：執(zhí)行Main Menu→Solution→Analysis Type→Sol’n Controls命令，彈出如圖3-8所示的Solution Controls對話框。選擇Pre-Condition CG單選按鈕，單擊OK按鈕。</p><p>　?、?求解計算：執(zhí)行Main Menu→Solution→

104、Solve Current LS命令，彈出一個提示框。瀏覽后執(zhí)行File→Close命令，單擊OK按鈕開始求解計算。出現(xiàn)Solution is done對話框時，單擊Close按鈕，完成求解計算。</p><p>　?、?保存結果文件：執(zhí)行Utility Menu→File→Save as命令，彈出Save as對話框。輸入Chilun results,單擊OK按鈕。</p><p>　　

105、圖3-7 New Analysis對話框</p><p>　　圖3-8 Solution Controls對話框</p><p>　　3.6.2 結果查看</p><p>　　求解結束后，可以進入后處理模塊查看結果。查看結果的方式主要有云圖查看和列表查看。結果云圖可直觀反映整體模型受力和變形，方便地確定結構的危險區(qū)域。如圖3-9所示，通過應力云圖，可以直觀地看出

106、不同方向上應力，可以看出最大應力在齒根處，最大應力為29.341MPa，齒輪嚙合過程中此處最易斷裂。</p><p>　　圖3-9 齒輪應力云圖</p><p>　　根據(jù)參考文獻[3]第200頁知齒根危險截面的彎曲強度式為：</p><p><b>　　式（3-1）</b></p><p>　　其中K=KA×