Pro/E和Workbench在直齿锥齿轮设计中的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)内蒙古工业大学机械工程学院 作者:陈红霞

  结合Pro/E与ANSYS Workbench各自的特点,针对锥齿轮三维造型构造时其齿廓曲线的特殊性,介绍了基于Pro/E的锥齿轮的参数化建模方法,通过ANSYS Workbench对锥齿轮进行静力分析和模态分析,介绍了整个联合运用的分析流程,结果表明在机械零部件结构设计过程中该方法是行之有效的。

  引言

  随着计算机软硬件技术的快速发展,依靠计算机辅助技术完成机械零部件结构的设计已经成为一个普遍采用的方法。目前辅助设计的软件很多,它们各有特点。应用ANSYS进行机械结构零部件分析时,其自带的建模功能在处理比较复杂的结构模型时需要占用较多的工作时间,有些甚至难以胜任。因此建模任务常常由CAD软件来实现,如果灵活运用CAD/CAE软件的各自优势,强强联合势必可以提高设计效率,大大缩短设计周期,方便快捷地得到分析结果。本文针对锥齿轮三维模型构造时其齿廓曲线的特殊性,介绍了Pro/E和ANSYS Workbench在锥齿轮结构设计中的应用。

1、锥齿轮的参数化三维建模

  本文中利用Pro/E 来构建锥齿轮的实体模型。锥齿轮参数化三维建模的关键是生成符合要求的轮廓曲线。

  首先对锥齿轮的结构进行分析,得到锥齿轮的参数;之后,通过以下步骤完成锥齿轮的三维建模:①设置锥齿轮的基本参数和关系,利用“程序”命令在记事本里输入基本参数和关系,并对其赋值;②创建毛坯基础实体(见图1),任意创建一个凸台实体,通过“关系”约束尺寸生成实体,加工键槽和轴孔;③创建第一个齿面轮廓曲线,扫描轨迹和附加轨迹,通过扫描生成第一实体轮齿(见图2);④通过阵列完成锥齿轮实体建模(见图3)。

2、ANSYS Workbench有限元分析

  ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场析于一体的大型通用有限元分析软件,可应用于航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁建筑、重型机械等领域。ANSYS软件主要包括前处理模块、分析计算模块和后处理模块。将实体模型导入ANSYSWorkbench中,通过网格划分,得到网格化齿轮模型,见图4。

Pro/E和Workbench在直齿锥齿轮设计中的应用

3、结论

  Pro/E作为一种强大的三维设计软件,其强项在于三维造型;ANSYS Workbench是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。针对这两种应用软件的功能和特征,本文提出联合运用的方法对锥齿轮进行设计分析,通过实例证明这种方法是可行的。

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