基于proe的錐齒輪系的虛擬設(shè)計(jì)含三維及3張CAD圖.zip
基于proe的錐齒輪系的虛擬設(shè)計(jì)含三維及3張CAD圖.zip,基于,proe,齒輪,虛擬,設(shè)計(jì),三維,CAD
基于Pro/E的錐齒輪系的虛擬設(shè)計(jì)
摘要：本次課題設(shè)計(jì)的題目是“基于Pro/E的錐齒輪系的虛擬設(shè)計(jì)”。采用三維proe軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且做好由錐齒輪傳動(dòng)的帶式輸送機(jī)的零件圖設(shè)計(jì)、減速器裝配圖及主要零件的虛擬設(shè)計(jì)，最后將用Pro/E建好的模型導(dǎo)入ansys軟件中進(jìn)行應(yīng)力校核，看設(shè)計(jì)是否滿足工作要求。
這次的設(shè)計(jì)具體內(nèi)容主要包括：動(dòng)系統(tǒng)；主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)錐齒輪系三維建模、虛擬裝配及其主要零件的數(shù)控加工；錐齒輪系的裝配圖和主要零件的零件圖；錐齒輪系的主要零件的三維造型；虛擬裝配；主要零件的虛擬設(shè)計(jì)；翻譯外文資料；主要零部件在虛擬環(huán)境下的應(yīng)力分析；撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；書(shū)等。
關(guān)鍵詞：Pro/E；齒輪設(shè)計(jì)；虛擬設(shè)計(jì)
II
Virtual Design of Bevel Gear system based on Pro/E
Absrtact: the title of this project is "Virtual Design of Bevel Gear system based on proe". The structural design of bevel gear belt conveyor was created by 3D proe software, and the assembly drawing, part drawing and virtual design of main parts in the transmission device of bevel gear belt conveyor were completed. Finally, we import the ansys software to check the stress, and see if the design meets the requirements of the work.
The design of this time mainly includes : designing the transmission system of belt conveyor ;Design of main transmission mechanism ;Numerical control machining of three - dimensional modeling , virtual assembly and main parts of bevel gear train Assembly drawing of bevel gear train and part drawing of main parts ;Three - dimensional modeling of main parts of bevel gear train Machining simulation of virtual assembly and its main parts；Writing a problem report ;Writing the instruction of graduation design ;Translate a foreign language paperwork , Stress Analysis of components in Virtual Environment，etc .
Keywords:PROP / E； Gear Design；Virtual Design
摘要 1
目次 1
1．緒論 1
1.1虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展 1
1.1.1虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀 2
1.1.2虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展 2
1.2虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) 2
1.2.1虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 2
1.2.2虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的缺點(diǎn) 3
1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用情況 3
（1）工程應(yīng)用 3
（2）醫(yī)療應(yīng)用 3
（3）軍事應(yīng)用 4
2．理論計(jì)算 5
2.1設(shè)計(jì)題目：基于Pro-E錐齒輪系的虛擬設(shè)計(jì) 5
2.1.1傳動(dòng)方案：?jiǎn)渭?jí)錐齒輪減速器 5
2.1.2帶式輸送機(jī)工作原理：如圖2 5
2.1.3工作情況 5
2.1.4設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 5
2.2電動(dòng)機(jī)的選擇與確認(rèn) 5
2.2.1選擇電機(jī)類(lèi)型 5
2.2.2確定電機(jī)功率 5
2.2.3確定電機(jī)轉(zhuǎn)速 6
2.3確定傳動(dòng)比與分配各級(jí)傳動(dòng)比以及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 6
2.3.1傳動(dòng)比計(jì)算 6
2.3.2傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 6
2.4帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 7
2.4.1確定功率比 7
2.4.2確定帶輪基本直徑 7
2.4.3驗(yàn)算帶速 7
2.4.4確定中心距與帶的基礎(chǔ)長(zhǎng)度 7
2.5圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 7
2.5.1 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 7
2.5.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 8
2.5.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 10
2.5.4幾何尺寸計(jì)算 11
2.5.5主要設(shè)計(jì)結(jié)論 12
2.5.6齒輪建模 13
2.6軸的計(jì)算 15
2.6.1選擇軸的材料 15
2.6.2大齒輪軸尺寸計(jì)算 16
2.6.3小齒輪軸的尺寸計(jì)算 18
2.6.4軸建模及裝配 20
3．傳動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力的有限元分析 22
3.1有限元分析的意義及思路 22
3.2齒輪的建模 23
3.3創(chuàng)建接觸對(duì) 24
3.4模型的網(wǎng)格劃分 24
（1） 單元的選擇 25
（2） 材料特性選擇 25
（3） 劃分網(wǎng)格 26
3.5施加邊界條件和載荷 27
3.6求解和結(jié)果分析 28
4.總論 30
參考文獻(xiàn) 31
致 謝 32
VII
1．緒論
1.1虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展
現(xiàn)代虛擬設(shè)計(jì)已經(jīng)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中得到了較為普遍的應(yīng)用，這使得機(jī)械設(shè)計(jì)制造的效率得到很大提高,也變得更加形象簡(jiǎn)單。有關(guān)虛擬設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，本文以錐齒輪建模做為例子，用proe畫(huà)出三維模型之后，再將弄好的模型加載到ANSYS中去做分析，然后將虛擬設(shè)計(jì)結(jié)果與理論分析結(jié)果的比對(duì)，證明了ANSYS在齒輪設(shè)計(jì)中舉足輕重的作用，是齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)的堅(jiān)實(shí)第一步。
虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)是融合了多種先進(jìn)技術(shù)而成的新興技術(shù)，它的基本原理就是通過(guò)電腦對(duì)紛然雜陳的數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的，即時(shí)的操作，把人假想于到模擬的情況之中。早在1985年作用，國(guó)外就將虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用于實(shí)際演練之中。中國(guó)雖然沒(méi)趕上首班車(chē)，但是伴隨著科技的快速進(jìn)步，中國(guó)的虛擬設(shè)計(jì)術(shù)也取得了不俗的成績(jī)。
伴隨著社會(huì)前進(jìn)的腳步，虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)也在不同的領(lǐng)域里大放異彩，展現(xiàn)了其無(wú)懈可擊的優(yōu)越性和實(shí)用性。它不僅能夠向使用者即時(shí)的呈現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其進(jìn)度，而且能夠讓使用者不必記住每個(gè)細(xì)節(jié)的參數(shù)，從而提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
圖1：虛擬設(shè)計(jì)流程圖
1.1.1虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀
建立錐齒輪的三維實(shí)體模型的方法有很多，例如通過(guò)CATIA、Pro/E等三維軟件直接操作，形成齒輪及其裝配圖的三維模型，然后將建好的模型導(dǎo)入有限元分析軟件ANSYS中，再利用ANSYS的模擬應(yīng)力分析功能，對(duì)裝配體進(jìn)行應(yīng)力分析與強(qiáng)度校核。借由虛擬裝配設(shè)計(jì)技術(shù)，人們有條件在假想的條件下操作各種現(xiàn)實(shí)中存在的工具，對(duì)自己所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行模擬的裝配，這樣就能夠在不實(shí)際制造出所需零部件的情況下，對(duì)所設(shè)計(jì)的物品進(jìn)行檢驗(yàn)和力校核。這就能夠及時(shí)找出設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與不足，并及時(shí)優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)，相當(dāng)于在未制造出實(shí)物，就已經(jīng)完成了檢測(cè)和評(píng)估。而在以前，所有設(shè)計(jì)的唯一依據(jù)就僅僅是設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)，萬(wàn)一出錯(cuò)，代價(jià)昂貴。北航的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)是我國(guó)首家進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)研究的院校，是全國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的領(lǐng)頭羊。該校開(kāi)創(chuàng)性的研究了虛擬狀態(tài)下不同物理特性的不同表達(dá)，開(kāi)發(fā)了一些虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺(jué)借口硬件，創(chuàng)建了新穎的以虛擬現(xiàn)實(shí)為主題的網(wǎng)絡(luò)論壇以供師生交流。
1.1.2虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展
CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的普及使得其效率得到極大提高，而由它們延展出的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使在平面的顯示發(fā)展到了空間顯示，并且大幅提高了人機(jī)交互，機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程變得更加方便快捷。伴著社會(huì)的發(fā)展，未來(lái)很有可能會(huì)發(fā)明像漫威電影《鋼鐵俠》中那樣復(fù)雜的設(shè)計(jì)系統(tǒng)：通過(guò)手勢(shì)控制，全息投影，設(shè)計(jì)制造智能控制，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)智能化存儲(chǔ)，人機(jī)對(duì)話摒棄傳統(tǒng)的鍵盤(pán)輸入而采納語(yǔ)音直接對(duì)話。到那時(shí)，因其簡(jiǎn)便的步驟以及無(wú)與倫比的互動(dòng)性能，機(jī)械設(shè)計(jì)制造將進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，而不是被少數(shù)人了解，整個(gè)制造業(yè)將發(fā)生排山倒海的變化。
1.2虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)是一種綜合多種設(shè)計(jì)系統(tǒng)的技術(shù)，它由大量先進(jìn)學(xué)科的知識(shí)融會(huì)貫通而形成的新興技術(shù)。他的實(shí)質(zhì)是在擁有計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)支持的條件下，全過(guò)程模擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)試驗(yàn)的每一個(gè)步驟，并且具有即時(shí)性。它能夠預(yù)測(cè)所要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的物理化學(xué)性能，制造的困難程度，壽命，維護(hù)方式，維護(hù)周期，以及制造成本等一系列產(chǎn)品的重要參數(shù)。這不僅能夠提高產(chǎn)品一次設(shè)計(jì)就成功的幾率，而且使組織生產(chǎn)制造變得更加靈活，更加經(jīng)濟(jì)。此外，合理運(yùn)用虛擬設(shè)計(jì)還可以?xún)?yōu)化廠房的設(shè)計(jì)布局，減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。當(dāng)然，一枚硬幣總是有不同的兩面，虛擬設(shè)計(jì)也有著不可忽視的缺點(diǎn)。以下是鄙人在查閱大量文獻(xiàn)資料后總結(jié)的優(yōu)缺點(diǎn)：
1.2.1虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
（1） 虛擬設(shè)計(jì)沿襲了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（virtual reality）的所有優(yōu)點(diǎn)，如它保存了傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)的長(zhǎng)處，能有更便捷的途徑調(diào)取之前的成果。
（2） 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)搭載了類(lèi)似仿真技術(shù)的可視化特點(diǎn)，能更好的對(duì)原有設(shè)計(jì)進(jìn)行修改和調(diào)整
（3） 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)允許異地設(shè)計(jì)并支持多終端協(xié)同作業(yè)，使資源共享更可操作，扎實(shí)縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期
（4） 虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)不僅可以利用已有的先進(jìn)技術(shù)，未來(lái)發(fā)明的其他先進(jìn)技術(shù)也可以被補(bǔ)充進(jìn)去，能夠保持自己在技術(shù)本身的領(lǐng)先。
1.2.2虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的缺點(diǎn)
（1） 因?yàn)樗械牟僮鞫际窃谔摂M空間內(nèi)完成的，所以對(duì)建模者要求偏高幾近嚴(yán)苛。不僅要求模型準(zhǔn)確無(wú)誤，還要求模型的建立必須按照設(shè)計(jì)意圖來(lái)確定。
（2） 大量的視覺(jué)處理及其龐雜的計(jì)算占據(jù)電腦大量的CPU，模型的處理分析對(duì)電腦配置有較高的要求。設(shè)計(jì)結(jié)果的分析無(wú)法超越電腦運(yùn)行的極限。
1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用情況
（1） 工程應(yīng)用
虛擬物品設(shè)計(jì)的概念自產(chǎn)生之日起就被投資者密切的注視著，在某些涉及虛擬設(shè)計(jì)的領(lǐng)域立刻就被著手于實(shí)踐和應(yīng)用。在這些領(lǐng)域里，尤其以汽車(chē)制造業(yè)最為領(lǐng)先。
毫不夸張的說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是為汽車(chē)制造業(yè)量身定制的。打個(gè)比方：
外國(guó)的一家汽車(chē)公司利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為消費(fèi)者模擬汽車(chē)駕駛的場(chǎng)景，他們的團(tuán)隊(duì)強(qiáng)大，運(yùn)用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)搭造了一個(gè)存在硬盤(pán)中的汽車(chē)內(nèi)部模型，里面包含所有現(xiàn)實(shí)汽車(chē)中存在的各種擺件。消費(fèi)者可以足不出戶(hù)，在家就可以體會(huì)到駕駛汽車(chē)的感覺(jué)。這家公司還提供線上線下對(duì)比，通過(guò)用戶(hù)反饋來(lái)不斷改進(jìn)自己的汽車(chē)內(nèi)部模型。這不僅大大提高了消費(fèi)體驗(yàn)，也極大地促進(jìn)的汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，也為營(yíng)銷(xiāo)行業(yè)打開(kāi)了新世界的大門(mén)。
其實(shí)，只把虛擬設(shè)計(jì)用在這些方面著實(shí)是大材小用了，哪些眼光敏銳的投資者早就用虛擬設(shè)計(jì)的利刃剜去了航空業(yè)的一大塊蛋糕，他們把虛擬設(shè)計(jì)用到飛機(jī)的外形設(shè)計(jì)中去，用到飛機(jī)的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中去，用到飛機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化中去。把原本繁瑣而且成本極高的飛機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化都投放到了虛擬的空間中，這樣一來(lái)，不僅大大降低了設(shè)計(jì)成本，還提供更好的設(shè)計(jì)選擇，讓人們能更加安全，便捷，舒適的搭乘飛機(jī)。
（2）醫(yī)療應(yīng)用
不用顯微鏡，你能想象一個(gè)直徑比發(fā)絲還要細(xì)的細(xì)胞可以可以看起來(lái)比一個(gè)足球場(chǎng)還要大嗎？虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以做到。在這種情況下，科學(xué)家們可以對(duì)細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行研究和分解，了解他們的工作原理和致病因素，他們甚至可以對(duì)癌細(xì)胞進(jìn)行分階段模擬檢測(cè)，以尋求克服癌癥的辦法。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將應(yīng)用在醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的各個(gè)角落。
（3）軍事應(yīng)用
國(guó)防乃民生之本。一個(gè)國(guó)家的國(guó)防力量決定了這個(gè)國(guó)家的國(guó)際地位。一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)力足夠但國(guó)防能力不足的國(guó)家永遠(yuǎn)也無(wú)法躋身大國(guó)行列。面對(duì)當(dāng)今世界和平發(fā)展的大主題，磨煉軍隊(duì)的機(jī)會(huì)并不多，主要就是頻繁的軍事演習(xí)了。以前的演習(xí)不外乎就是拿著空包彈進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略對(duì)抗，而現(xiàn)在，當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入現(xiàn)代化軍事戰(zhàn)場(chǎng)之后，新的演習(xí)方式也層出不窮。可以在虛擬的戰(zhàn)場(chǎng)上，幫助戰(zhàn)士更加快速的熟悉新式武器，幫助將領(lǐng)更快的理解新的作戰(zhàn)理論和方法，幫助工程師更好的研制新式的武器。
2．理論計(jì)算
2.1設(shè)計(jì)題目：基于Pro-E錐齒輪系的虛擬設(shè)計(jì)
2.1.1傳動(dòng)方案：?jiǎn)渭?jí)錐齒輪減速器
2.1.2帶式輸送機(jī)工作原理：如圖2
圖2：帶式輸送機(jī)工作原理
2.1.3工作情況
（1） 工作條件：平穩(wěn)，環(huán)境最高溫度45度。
（2）
（3） 檢驗(yàn)間隔期：；
（4） 動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流電，電壓380，220V；
（5） 運(yùn)輸帶速度允許誤差：5%
（6） 生產(chǎn)條件及批量：普通機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。
2.1.4設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
（1）輸送帶工作拉力F=3.8KN,
（2）輸送機(jī)工作速度V=1.5m/s,
（3）滾筒的直徑=400mm。
2.2電動(dòng)機(jī)的選擇與確認(rèn)
2.2.1選擇電機(jī)類(lèi)型：
電動(dòng)機(jī)優(yōu)先選2或4級(jí)；此次設(shè)計(jì)選擇型電機(jī)。該電機(jī)額定功率為7.5kw，滿載轉(zhuǎn)速為970r/min。
2.2.2確定電機(jī)功率:
由工作功率
以及=/
2.2.3確定電機(jī)轉(zhuǎn)速
滾筒轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
2.3確定傳動(dòng)比與分配各級(jí)傳動(dòng)比以及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算
2.3.1傳動(dòng)比：
分配各級(jí)傳動(dòng)比:
2.3.2傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
各軸輸入功率：
各軸轉(zhuǎn)速：
各軸轉(zhuǎn)矩：
2.4帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
2.4.1確定功率比：
2.4.2確定帶輪基本直徑：由濮良貴主編的第九版《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)第157頁(yè)表8-9選取，大帶輪 ，取
，
誤差在允許范圍內(nèi)
2.4.3驗(yàn)算帶速： 在5——25之內(nèi)，合理
2.4.4確定中心距與帶的基礎(chǔ)長(zhǎng)度
中心距 :
得
帶長(zhǎng)
取
2.5圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.5.1 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
（1） 帶式輸送機(jī)一般為工作機(jī)械，運(yùn)行速度不高，故選用8級(jí)精度，齒形角，齒頂高系數(shù)ha=1，頂隙系數(shù)c=0.2。
（2） 材料選擇，小齒輪選擇40Cr（調(diào)質(zhì)鋼）為材料，表面硬度為380HBS，大齒輪選擇45鋼（調(diào)質(zhì)鋼）為材料，表面硬度為260HBS，二者材料硬度相差120HBS。
2.5.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
公式：
（1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值
1） 查得材料彈性影響系數(shù)，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)。
2） 按齒面硬度查濮良貴主編的第九版《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞極限
3） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
小齒輪：
大齒輪：
4) 查表得到：，
5) 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
，
6) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
7） 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)
可以選取使用系數(shù),，動(dòng)載系數(shù)，
齒間載荷分布系數(shù)，齒向載荷分配系數(shù)
所以實(shí)際載荷系數(shù)：
8） 計(jì)算轉(zhuǎn)矩
9)
10) U=i=5.42
（2） 計(jì)算
1） 試著計(jì)算小齒輪的分度圓直徑，將許用應(yīng)力中的較小值帶入如下公式得：
2） 計(jì)算圓周速度v
3）計(jì)算齒寬b
4）計(jì)算齒輪圓周力
5）試算模數(shù)
6）計(jì)算實(shí)際載荷
查表得：使用系數(shù)，動(dòng)載系數(shù)
齒間載荷分布系數(shù)，齒向載荷分配系數(shù)
所以
由 可得
2.5.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
公式：
（1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值
1） 查得 ：
2） 計(jì)算
由分錐角，
可得當(dāng)量齒數(shù) ；
查濮良貴主編的第九版《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)：圖10-17得齒形系數(shù)
由圖10-18得應(yīng)力修正系數(shù)
查表10-24得小齒輪彎曲疲勞極限
大齒輪彎曲疲勞極限
由圖10-22得彎曲疲勞壽命系數(shù) ,
取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.7
由表10-14可得
于是 ，
由于大齒輪的大于小齒輪，所以取
3）
4）
5） U=i=5.42
（2） 計(jì)算
1） 試算模數(shù)
2） 計(jì)算圓周速度v
3)計(jì)算齒寬b
3） 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)
查表得 ：使用系數(shù), 動(dòng)載系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)，齒向載荷分配系數(shù)
于是,載荷系數(shù)為
4） 試算模數(shù)
由
就近選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2
按照接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的小齒輪分度圓直徑d=71mm，求出小齒輪的齒數(shù) ，取小齒輪齒數(shù),則大齒輪齒數(shù) 為保證兩齒輪齒數(shù)互質(zhì)（沒(méi)有公因子），取
2.5.4幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算分度圓直徑：
(2)計(jì)算分錐角：
(3) 計(jì)算齒寬：
取
2.5.5主要設(shè)計(jì)結(jié)論
齒數(shù)： ； 模數(shù)： ；壓力角：
變位系數(shù)： ；分錐角： ；
齒寬；小齒輪取40Cr（調(diào)質(zhì)鋼）為材料，大齒輪取45
（調(diào)質(zhì)鋼）為材料。齒輪按7級(jí)精度設(shè)計(jì)
表1：主要設(shè)計(jì)結(jié)論
名稱(chēng)
符號(hào)
公式
直齒圓錐小齒輪
直齒圓錐大齒輪
齒數(shù)
z
z
36
197
模數(shù)
m
m
2
傳動(dòng)比
i
i
5.42
分度圓錐度
δ
分度圓直徑
d
d=mz
72
394
齒頂高
2
2
齒根高
h
2.4
2.4
齒全高
4.4
4.4
齒頂圓直徑
，
75.94
394.69
齒根圓直徑
p
，
67.08
393.13
齒距
s
6.28
6.28
齒厚
e
s=p/2
3.14
3.14
齒槽寬
c
e=p/2
3.14
3.14
頂隙
R
0.4
0.4
錐距
200.26
200.26
齒頂角
0.687度
0.687度
齒根角
0.687度
0.687度
齒頂圓錐角
,
齒根圓錐角
,
當(dāng)量齒數(shù)
b
36.55
1134.48
齒寬
60
60
2.5.6齒輪建模
根據(jù)主要設(shè)計(jì)結(jié)論用proe畫(huà)出各個(gè)零部件（主要是齒輪）的三維模型，并完成裝配，并且生成工程圖。
圖3：大齒輪建模
圖4：小齒輪建模
圖5：小齒輪工程圖
圖6：Proe 錐齒輪裝配圖
2.6軸的計(jì)算
2.6.1選擇軸的材料
初步選擇材料為45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，這種材料的機(jī)械性能可查表得：
2.6.2大齒輪軸尺寸計(jì)算
2.6.2.1求大齒輪軸（輸出軸）上的功率,轉(zhuǎn)速，和轉(zhuǎn)矩
2.6.2.2求作用在齒輪上的力
因已知低速大齒輪的分度圓直徑，可求：
圓周力：
徑向力：
軸向力：
2.6.2.3初步確定軸的最小直徑
首先按照下面列的式估計(jì)軸徑的最小值。由于軸選取的材料為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)鋼）。于是可以得到,
大齒輪軸的最小直徑明顯等于安裝聯(lián)軸器處軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，所以應(yīng)該同時(shí)選擇聯(lián)軸器的型號(hào)。
查閱濮良貴主編的第九版《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)中的表14-1，可以得到聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,又因?yàn)檗D(zhuǎn)矩只有微小變化，取,則：
按照聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)當(dāng)大于計(jì)算轉(zhuǎn)矩的條件，查閱濮良貴主編的第九版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》后，選用LX3型彈性聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑d=50mm，故。
2.6.2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
選取。
2）以滾動(dòng)軸承為第一選擇。因?yàn)檩S承既承擔(dān)軸向力又承擔(dān)徑向力的作用，所以選擇深溝球軸承。根據(jù)，同時(shí)參考工作中的要求，在軸承產(chǎn)品目錄中以0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30314為第一選擇，所以選??；而。
3）取安裝齒輪處的軸段5-6的直徑為；4-5軸段與左軸承之間通過(guò)套筒來(lái)定位。為使套筒端面牢固的銜接軸承，取,齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度h=(2-3)R，取
4)考慮到軸承端蓋的拆卸裝配以及便于對(duì)軸承潤(rùn)滑的情況，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離為48mm，即取
5)選取齒輪和箱體之間的距離為△=16mm，又因?yàn)橄潴w存在鍛造誤差，所以滾動(dòng)軸承的位置不能與箱體靠的太近，要留出一部分空間，于是取
到現(xiàn)在為止，我們把大齒輪軸的各段的直徑和長(zhǎng)度都確定了下來(lái)。
(2)軸上零件的周向定位
用平鍵連接來(lái)限制齒輪及聯(lián)軸器的周向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。通過(guò)，在濮良貴主編的第九版《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中查表6-1中得平鍵截面尺寸,選用銑刀加工鍵槽，長(zhǎng)為63mm，于此同時(shí)為了保證齒輪與軸對(duì)齊良好，能夠配合，因此，選擇齒輪輪轂與軸的配合為；然后，半聯(lián)軸器與軸采用相同的連接，選用平鍵尺寸為,半聯(lián)軸器的配合選擇為。選用過(guò)渡配合來(lái)限制滾動(dòng)軸承與軸的周向轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，這里選擇的軸的直徑公差是
（3）確定軸上的圓角和倒角尺寸
以軸端的倒角為C2，每個(gè)肩部的圓角半徑如圖7所示。
圖7：大齒輪軸工程圖
2.6.3小齒輪軸的尺寸計(jì)算
2.6.3.1求小齒輪軸（輸入軸）上的功率,轉(zhuǎn)速，和轉(zhuǎn)矩
2.6.3.2求作用在齒輪上的力
因已知低速大齒輪的分度圓直徑，可求：
圓周力：
徑向力：
軸向力：
2.6.3.3初步確定軸的最小直徑
首先，初次估計(jì)軸的最小直徑。由于所選軸的材料為45鋼，因此要淬火加回火（調(diào)質(zhì)處理）?？梢缘玫?，,于是可以得到
由于輸出軸的最小直徑分明是裝配聯(lián)軸器處軸的直徑與聯(lián)軸器的內(nèi)孔徑相符合，因此，必須同時(shí)選擇聯(lián)軸器類(lèi)型。。
參閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》書(shū)表14-1，結(jié)合聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩公式，又斟酌到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取,則：
根據(jù)聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于計(jì)算轉(zhuǎn)矩的前提，參閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》后，使用LT5型彈性聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑d=30mm，故。
2.6.3.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
2）以滾動(dòng)軸承為第一選擇。因?yàn)檩S承既承擔(dān)軸向力又承擔(dān)徑向力的作用，所以深溝球軸承。同時(shí)參考工作中的要求并根據(jù)，在軸承產(chǎn)品目錄中以0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的深溝球軸承6305為第一選擇，所以選??；而。
3）選擇安裝齒輪處的軸段3-4的直徑為；2-3軸段與左軸承之間通過(guò)套筒定位。為使套筒端面牢固的銜接軸承，取,齒輪的右端選取軸肩定位，軸肩高度h=(2-3)R，取
到現(xiàn)在為止，我們把小齒輪軸的各段的直徑和長(zhǎng)度都確定了下來(lái)。
(2)軸上零件的周向定位
用平鍵連接來(lái)限制齒輪及聯(lián)軸器的周向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。通過(guò)，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的表6-1中查得平鍵截面尺寸,選用銑刀加工鍵槽，長(zhǎng)為38mm，63mm，于此同時(shí)為了保證齒輪與軸對(duì)齊良好，能夠配合，因此選擇齒輪輪轂與軸的配合為；然后，半聯(lián)軸器采用與軸相同的連接，選用平鍵尺寸為,半聯(lián)軸器的配合選擇為。選用過(guò)渡配合來(lái)限制滾動(dòng)軸承與軸的周向轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，這里選擇的軸的直徑公差是
（3）確定軸上的圓角和倒角尺寸
以軸端的倒角為C1，每個(gè)肩部的圓角半徑如圖8所示：
圖8：小齒輪軸工程圖
（3）.軸建模及裝配
根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)論用proe畫(huà)出各個(gè)零部件（主要是軸）的三維模型，并完成裝配，并且生成工程圖。如下所示：
圖9：大齒輪軸建模
圖10：小齒輪軸建模
只有錐齒輪副中的兩個(gè)錐齒輪合理設(shè)計(jì)并且建模尺寸無(wú)誤，才能實(shí)現(xiàn)錐齒輪副的精確裝配，也只有這樣才能保證錐齒輪副在仿真運(yùn)行中不發(fā)生卡死和機(jī)構(gòu)性干涉。直齒圓錐齒輪的嚙合條件是分度圓錐度和為90度，即δ1+δ2=90°，還要保證兩個(gè)齒輪的大端模數(shù)和齒形角分別相等，標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20度。
為了保證兩對(duì)齒有可能同時(shí)在嚙合線上接觸，要求做到在小錐齒輪上，相鄰兩齒同側(cè)齒廓沿法線的距離，應(yīng)該與大錐齒輪上相鄰兩齒同側(cè)齒廓沿法線的距離相等。在組合裝配的時(shí)候，要嚴(yán)格滿足兩齒輪的錐頂，以及兩個(gè)錐齒輪的輪齒分度圓錐角素線相重合的約束條件，只有這樣才能夠獲得正確的錐齒輪副組合，也只有這樣才能實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)動(dòng)仿真。即要實(shí)現(xiàn)錐齒輪副的正確配合，必須做到以下幾點(diǎn)：
（1） 兩個(gè)錐齒輪的頂點(diǎn)相互重合；
（2） 兩個(gè)錐齒輪的節(jié)圓彼此相切
（3） 兩個(gè)錐齒輪的節(jié)錐素線互相重合
（4） 兩個(gè)錐齒輪的節(jié)錐半徑相等
（5） 兩個(gè)錐齒輪的節(jié)錐角互補(bǔ)
圖11為錐齒輪副的精準(zhǔn)裝配圖：
圖11：齒輪與軸裝配圖
因?yàn)槠拗葡潴w箱蓋的設(shè)計(jì)以及軸承軸承蓋等零部件的設(shè)計(jì)過(guò)程就不在此說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)展示。下圖為減速器整體裝配圖及爆炸圖:
圖12：整體裝配圖
圖13：裝配體爆炸圖
3．傳動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力的有限元分析
3.1有限元分析的意義及思路
傳動(dòng)齒輪龐雜的應(yīng)力分布環(huán)境和變形原理是造成齒輪設(shè)計(jì)障礙的關(guān)鍵源由,有限元分析理論和各式有限元分析軟件的嶄露,讓日常策畫(huà)人員沒(méi)有必要針對(duì)齒輪受力作前期巨大的準(zhǔn)備和斟酌,就可以大致上了解齒輪的受力和變形的狀況,并且可以遵從有限元計(jì)算成果,找出設(shè)計(jì)中的不足和缺陷,以方便對(duì)齒輪實(shí)行修正。
ANSYS軟件是一種大型通用有限元分析軟件,是寰球領(lǐng)域內(nèi)前景最好的計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)軟件,能與絕大部分計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件接口,如CAD,proe，solidwowks等。能與pc端模擬仿真軟件達(dá)成數(shù)據(jù)的共享和交流,例如AutoCAD，Creo, CATIA等。本文所分析的齒輪傳動(dòng)的主要數(shù)據(jù)為：齒數(shù)Z、厚度D、分度圓直徑d、模數(shù)m，首先生成齒輪模型，然后完整分析齒輪模型。將建立好的三維模型導(dǎo)入ANSYS中，按網(wǎng)格劃分、施加載荷和求解分析等步驟對(duì)齒輪進(jìn)行分析。要對(duì)錐齒輪進(jìn)行接觸分析的有限元計(jì)算，劃分網(wǎng)格的程度是很重要的。如果直接用自由網(wǎng)格劃分功能對(duì)整個(gè)錐齒輪系進(jìn)行劃分網(wǎng)格，劃分出的是四面體形狀的單元，齒輪輪體上的網(wǎng)格劃分的相對(duì)較粗而齒輪輪齒上的網(wǎng)格卻劃分的相對(duì)較細(xì)，這會(huì)導(dǎo)致輪齒和輪體上的單元大小相差很大，在計(jì)算的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)不合常規(guī)的剛度矩陣。但是，為了有條件能夠更方便的控制實(shí)體各個(gè)部分的網(wǎng)格大小，我們采用的方法劃分單元 。通過(guò)這種方式劃分的單元網(wǎng)格形狀是六面體的。我們要對(duì)兩個(gè)齒輪實(shí)體三維模型進(jìn)行合適的分塊，以便夠進(jìn)行體掃掠網(wǎng)格劃分，其中每一個(gè)分塊都是只包含一個(gè)目標(biāo)面和一個(gè)源面的小實(shí)體。為了保證劃分網(wǎng)格是相連接的，這些小實(shí)體也應(yīng)當(dāng)是相互聯(lián)結(jié)的。所以要把握每一個(gè)小實(shí)體的網(wǎng)格劃分。如果要確保兩個(gè)齒輪在接觸齒上有足夠多的單元接觸，則不僅要對(duì)齒輪上的輪齒做精細(xì)劃分而且要盡量使輪齒和輪體上的網(wǎng)格劃分足夠均勻。按照這種方式劃分出來(lái)的網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果更精確。還有，要調(diào)整的線及軸向的線劃分的單元數(shù)。
3.2齒輪的建模
使用proe進(jìn)行實(shí)體建模。把傳動(dòng)的齒輪嚙合到一起，并且確保無(wú)誤的嚙合位置之后，才可以執(zhí)行齒輪接觸應(yīng)力分析。明確兩個(gè)齒輪在嚙合線上互相配合的所有位置，保證兩齒輪在節(jié)點(diǎn)處相嚙合。正確嚙合模型如圖14所示：
圖14:：齒輪實(shí)體建模結(jié)果
3.3創(chuàng)建接觸對(duì)
利用ANSYS接觸向?qū)Ш洗簖X輪的齒廓面1和小齒輪的齒廓面2設(shè)置為接觸對(duì)，使齒廓面2為源接觸面，齒廓面1為目標(biāo)接觸面。設(shè)置摩擦系數(shù)為0.15。同理，設(shè)置嚙合大齒輪的齒廓面3和小齒輪的齒廓面4為接觸對(duì)。如圖15：
圖15：創(chuàng)建接觸對(duì)
3.4模型的網(wǎng)格劃分
有限元分析的最重要程序是網(wǎng)格劃分，劃分網(wǎng)格是實(shí)體建模的主要目的，為了生成節(jié)點(diǎn)和單元。網(wǎng)格劃分以生成節(jié)點(diǎn)和單元的過(guò)程包括3個(gè)環(huán)節(jié)：
（1） 單元的選擇
點(diǎn)擊如圖16所示選項(xiàng)設(shè)置單元類(lèi)型。
圖16：設(shè)置單元類(lèi)型
常用的三維實(shí)體單元有SOILD45，S0ILD92，S0ILD94，S0ILD185，S0ILD186，S0ILD187。
對(duì)于非線性材料應(yīng)主要采用S0ILD185，S0ILD186，S0ILD187單元。因?yàn)樗麄冇懈嗟牟牧夏Ｊ?，采用最新的單元技術(shù)。對(duì)于自由網(wǎng)格的應(yīng)用最好采用有中間節(jié)點(diǎn)的單元，否則單元的退化形式精度將會(huì)大受影響。
其中S0ILD92單元是十節(jié)點(diǎn)四面體單元。由于該單元使用節(jié)點(diǎn)較少，幾何適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)常應(yīng)用于曲線邊界建模。因此，本設(shè)計(jì)錐齒輪模型采用S0ILD92單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格，如圖17所示：
圖17：?jiǎn)卧倪x擇
（2） 材料特性選擇
在前處理模塊中找到選項(xiàng)設(shè)置材料特性，定義材料為線彈性材料。如圖18所示：
圖18：定義材料屬性
選擇齒輪材料為40Cr，淬火和表面硬化后，齒面硬度為350——430HBS。它的機(jī)械性能為彈性模量：EX=200GPa，泊松比：PRXY=0.3，如圖19所示
圖19：輸入彈性模量和泊松比
（3） 劃分網(wǎng)格
產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)和單元的模型網(wǎng)格劃分囊括了兩個(gè)步驟：(1)定義單元特質(zhì);(2)定義網(wǎng)格的生成并控制生成網(wǎng)格。
左右有限元分析準(zhǔn)確性的一大要素就是網(wǎng)格的劃分，一般來(lái)說(shuō)，網(wǎng)格劃分的越密，數(shù)據(jù)模型越精密，公式越復(fù)雜，所占用的計(jì)算機(jī)CPU內(nèi)存也越多,同樣的，計(jì)算時(shí)間也越多。所以，實(shí)施有限元分析時(shí)通常首先需要對(duì)電腦配置有較高要求；其次，對(duì)模型進(jìn)行的處理要到位，只有做到這兩點(diǎn)才能夠?qū)π枰治龅闹匾课贿M(jìn)行網(wǎng)格的生成及控制。
在單元庫(kù)中選擇S0LID42兩齒輪的實(shí)體單元，因?yàn)镾0LID42為四邊形單元，有四個(gè)節(jié)點(diǎn)，相對(duì)于三角形單元而言，計(jì)算精度更高，沒(méi)有它那樣的不可改變，而關(guān)于中心節(jié)點(diǎn)的四邊形來(lái)說(shuō)，相比之下更少節(jié)點(diǎn)數(shù)，不僅能夠節(jié)約計(jì)算時(shí)間，而且計(jì)算精度的變化不大。于是材料屬性中彈性模量 ，泊松比PRXY=0.3，摩擦系數(shù)為MU=0.3。網(wǎng)格劃分結(jié)果見(jiàn)圖20,21,22：
圖20：劃分網(wǎng)格后的齒輪
下面是嚙合部分的放大圖：
圖21:齒輪小端細(xì)節(jié)圖 圖22：齒輪大端細(xì)節(jié)圖
3.5施加邊界條件和載荷
施加邊界載荷的原則是：接觸區(qū)域要足夠保證該接觸區(qū)域能夠準(zhǔn)確表達(dá)必需的接觸過(guò)程。Ansys的面-面接觸單元采用高斯積分作為檢閱接觸點(diǎn)的默認(rèn)值，他比牛頓-羅伯特的節(jié)點(diǎn)積分項(xiàng)有著更為細(xì)致的拆分，用柱坐標(biāo)系代替節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系之后，點(diǎn)擊應(yīng)用菜單中的“選擇”按鈕在彈出的對(duì)話框中選擇“方法”→“通過(guò)選取和數(shù)值”選擇小齒輪中小端內(nèi)徑圓的四條線，之后在選擇“節(jié)點(diǎn)”→“附上”→“所有線條”再單擊“預(yù)處理程序”→“造型”→“運(yùn)動(dòng)”→“修飾”→“旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)”→“激活”，這會(huì)把小齒輪的小端的內(nèi)徑圓上的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系全部轉(zhuǎn)換為柱坐標(biāo)系，此時(shí)X,Y分別代表R,θ。單擊“預(yù)處理程序”→“解決辦法”→“定義負(fù)載”→“代替”→“執(zhí)行”，在彈出的對(duì)話框中定義X方向固定不動(dòng)，使其只有繞齒輪回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，也就是約束X軸，再次單擊“預(yù)處理程序”→“解決辦法”→“定義負(fù)載”→“力和力矩”→“執(zhí)行”，在彈出的對(duì)話框中選擇fy，輸入fy的值為-88.6N，則至此小齒輪小端上的邊界條件和載荷施加完畢。同理，約束小齒輪大端，大齒輪小端，大齒輪大端安裝孔表面上的節(jié)點(diǎn)的所有自由度。需重復(fù)以上步驟3次。保證這兩個(gè)齒輪僅具有圍繞它們各自齒輪的中心軸線的旋轉(zhuǎn)自由度。
轉(zhuǎn)矩負(fù)載施加到小齒輪的內(nèi)表面，并且轉(zhuǎn)矩負(fù)載使用以下公式計(jì)算：
T值為負(fù)，小齒輪繞軸線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
3.6求解和結(jié)果分析
利用帶矯正的現(xiàn)行類(lèi)似方法來(lái)解決非線性的ANSYS的方程。這種方法將載荷瓦解成可以應(yīng)用在數(shù)個(gè)載荷步內(nèi)或者單個(gè)子部之內(nèi)的一系列的向量。ANSYS使用了Newton-Lapusen的平衡迭代的算法,在每一個(gè)載荷量的最終解時(shí)確保能夠抵達(dá)均衡收斂，在每次求解之前，用完全的 NR算法估算出殘差矢量，這個(gè)矢量屬于恢復(fù)力的一種，等于加載于外部的載荷的偏差值。然后，在某個(gè)限度內(nèi),載荷加強(qiáng)的最后解答直到它平衡或者收斂。接著， 圖23：齒輪接觸應(yīng)力圖
用不平衡的載荷來(lái)做線性情況求解，并且 判斷收斂性。如果不符合收斂原則 ，需要再次估計(jì)不平衡的載荷量并且改變剛度矩陣，直到獲得的新解使問(wèn)題收斂。本例采用靜力學(xué)分析,應(yīng)力云圖見(jiàn)圖23。
由圖23可以看出在齒輪齒根處，齒面接觸應(yīng)力最為集中，最大應(yīng)力為508.7MPa經(jīng)查表得知，550MPa是材料為45鋼的錐齒輪的。所以設(shè)計(jì)滿足要求。
齒輪接觸應(yīng)力的計(jì)算公式已經(jīng)有100多年的歷史了，按赫茲公式計(jì)算齒面接觸應(yīng)力 ，見(jiàn)下式：
下面采用赫茲公式驗(yàn)證上述分析過(guò)程的正確性。在ANSYS中計(jì)算出小齒輪的最大應(yīng)力值為508.7MPa，按照赫茲公式計(jì)算出的最大應(yīng)力值為505.8MPa ，以上兩個(gè)值相差不超過(guò)5%，在誤差允許的范圍之內(nèi)。所以，設(shè)計(jì)的齒輪滿足設(shè)計(jì)要求。
4.總論
本文通過(guò)Pro/E對(duì)錐齒輪進(jìn)行精確建模，在導(dǎo)入ANSYS后進(jìn)行有限元分析（齒面接觸應(yīng)力分析），并且對(duì)分析結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，這論證了所用的理論得正確性和所建的模型的準(zhǔn)確性。通過(guò)得到的應(yīng)力云圖能夠看出，齒輪應(yīng)力主要聚焦在齒根處和接觸點(diǎn)處，這些地方最脆弱，是損壞最先發(fā)生的地方。仿真分析進(jìn)入三維領(lǐng)域之后，計(jì)算模型會(huì)變得更加真實(shí)、更加完整、更加精準(zhǔn)，由此讓計(jì)算的結(jié)果變得更加可靠和易于理解。因此，運(yùn)用有限元分析法對(duì)齒輪應(yīng)力和變形進(jìn)行仿真成為齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)。這樣一來(lái)，能夠在很大程度上降低加工成本，減少因?yàn)樵囼?yàn)新產(chǎn)品而產(chǎn)生的費(fèi)用，給齒輪的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和完善設(shè)計(jì)提供了良好的條件，能用更低的成本優(yōu)化齒輪的各方面參數(shù)。而且，可以在虛擬空間中反復(fù)模擬齒輪的加工工藝，以期找到最合適的材料和工藝。最終實(shí)現(xiàn)齒輪的工藝、材料、結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
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致 謝
馬克思說(shuō)過(guò)：“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)。”知識(shí)必須通過(guò)實(shí)踐才能體現(xiàn)它的內(nèi)在價(jià)值，此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了實(shí)踐的重要性。在此，我們衷心感謝學(xué)校能為我們提供此次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐機(jī)會(huì)與條件，同時(shí)，我由衷地感謝陳愛(ài)蓮教授悉心的指導(dǎo)和孜孜不倦的教導(dǎo)。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我們學(xué)到很多知識(shí)，提高很多見(jiàn)聞，更培養(yǎng)了我獨(dú)立工作能力，增加了自己對(duì)畢業(yè)后工作的信心。由于經(jīng)驗(yàn)的缺乏和設(shè)備條件的限制，我設(shè)計(jì)中仍然存在很多不足，但經(jīng)過(guò)這次實(shí)踐，我們了解了機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程的一般步驟，更明確了今后努力的方向。
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