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漸開線斜齒輪是機械產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛的零件，齒輪的三維實體模型對于后續(xù)數(shù)值分析、數(shù)控加工仿真等具有重要的意義。目前齒輪三維建模方法主要分為3種：模擬范成切削加工生成齒輪模型，這種方法生成齒輪精度高，但生成齒輪時間長，且系統(tǒng)資源占用較多；取齒廓上的幾個點后用樣條曲線連接構(gòu)造齒廓曲線，從而實現(xiàn)齒輪的三維參數(shù)建模，該方法比較簡便，但是生成的齒輪精度不高；利用軟件提供的公式曲線或者二次開發(fā)技術(shù)結(jié)合漸開線齒廓曲面方程生成漸開線，該方法簡便且齒輪精度較高，但由于目前使用的漸開線齒廓曲線對齒根過渡曲線的描述大多采用等距線來描述，其齒根曲線結(jié)果在螺旋角不為零時存在著誤差，因此會影響到齒輪結(jié)構(gòu)和力學(xué)分析。
Inventor是AutoDesk公司推出的一款三維造型通用軟件，它擁有出色的草圖繪制功能和強大的三維造型功能，且該軟件提供了強大的API二次開發(fā)接口。用戶通過InventorAPI可以用支持Automation(OLEAutomation)技術(shù)的高級語言開發(fā)出需要的應(yīng)用程序。與別的三維造型軟件二次開發(fā)技術(shù)相比較，InventorAPI技術(shù)具有顯著的特點：可以用大多數(shù)當(dāng)前流行的高級編程語言來寫自己的程序，例如用VisualBasic、VisualC+ +、Delphi、Perl和Java等；InventorAPI是一種以面向?qū)ο蟮姆绞浇沂緫?yīng)用程序?qū)ο蠊δ艿膽?yīng)用程序編程接口技術(shù)，一旦理解和掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的一般概念，再結(jié)合具體的API對象結(jié)構(gòu)模型就可以進行二次程序開發(fā)。
InventorR9提供了有限元分析模塊，應(yīng)用該模塊可對斜齒輪進行初步有限元分析。選用m=2.5mm，z=7，β=20°的小齒輪建模，定義材料為鋼，定義材料屬性為：楊氏彈性模量E=2.1×105MPa，泊松比μ=0.3，密度ρ=7850 kg/m3。Inventor默認(rèn)的有限元單元基本類型為四邊形，設(shè)置網(wǎng)格相關(guān)性為100，自動進行網(wǎng)格劃分后得到節(jié)點72663個，單元49031個，網(wǎng)格劃分。為了準(zhǔn)確的反映齒輪嚙合的實際狀態(tài)，在齒輪內(nèi)孔表面添加固定約束，在選定的位置、方向上添加載荷，并根據(jù)斜齒輪嚙合特點將載荷設(shè)置為面力。執(zhí)行應(yīng)力計算，計算結(jié)果為應(yīng)力云圖、位移變形以及安全系數(shù)等。分析可得到最大主應(yīng)力的應(yīng)力云圖及數(shù)值。
由應(yīng)力云圖可以看出，齒根最大應(yīng)力位于過渡曲線中間部分，而非過渡曲線與漸開線相接處，這與實際情況相吻合。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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