基于SolidWorks的圆柱齿轮仿真分析及优化设计.pdf

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1、观弋嬲’ModernmMacmner基于SolidWorks的圆柱齿轮仿真分析及优化设计水吴涛，罗盛，蔡登峰，曾德惠(湖北民族学院，湖北恩施445000)摘要：结合CAXA和SolidWorks对直齿圆柱齿轮进行三维建模，利用SolidWorks内置插件Motion对齿轮进行运动仿真，利用SolidWorkssimulati0nxpfess对齿轮进行应力分析，最后以齿轮厚度为设计变量、齿轮安全系数为状态变量、齿轮质量为目标函数，建立了齿轮的优化模型，进行优化设计，使齿轮在保证安全系数的情况下质量最小化，降低了材料成本

2、，提高了经济效益。关键词：直齿圆柱齿轮运动仿真应力分析优化设计SolidWorks中图分类号：TH132．46；TP391．9文献标识码：A文章编号：1002—6886(2014)02—0018—04SimulationanalysisandoptimaldesignofcylindergearbasedonSolidWorksWUTao，LUOSheng，CAIDengfeng，ZENGDehuiAbstract：The3DmodelofspurgearsisconstructedbycombingCAXAandS

3、olidWorks，andthemotionofthegearissim—ulatedbyusingSolidWorksplug—inMotion．ThenthestressanalysisiscarriedoutwithSolidWorksSimulationXpress．Fi—nally，theoptimizationmodelofgearsisestablishedwiththegearthicknessasthedesignvariables，gearsafetycoeficientasstatevariab

4、les，andthegearweightastheobjectivefunction．BasedonSolidWorksSimulationXpress，thegearoptimalde—signisworkedouttomininfizethegearweightonthepremiseofensuringitssafetycoeficient．Thisresultsish>wmaterialcostandgoodecononliebenefits．Keywords：spurgear；motionsimulatio

5、n；stressanalysis；optimaldesign；SolidWorks0引言1齿轮三维建模齿轮传动在矿山机械中应用广泛，比如掘进机、已知：一对外啮合渐开线标准直齿轮，输入功率钻探机、提升机、输送机等设备的主要传动部分都采10kW，小齿轮转速为960r／min，其参数为：模数5用齿轮传动。目前矿山用齿轮主要是渐开线齿形的mm、分度圆压力角20。、齿顶高系数1、径向间隙系圆柱齿轮。本文以标准直齿轮为研究对象，利用数0．25、变位系数0、齿厚10mm。大、小卤轮齿数SolidWorks研究了齿轮的运动仿真、应力

6、仿真及结分别为52和19。构优化。SolidWorks是基于Windows的三维CAD利用SolidWorks设计库里“Toolbox＼ISO＼动力软件，是面向产品级的机械设计系统，它提供了强大传动＼齿轮”的模块，可以快速生成齿轮的三维模的参数化、基于特征的实体造型技术¨。Solid—型，但齿廓曲线不是标准渐开线，对轮齿进行有限元Works2010版以后内置了Motion及Simulati0nxpress分析精度很难得到保证J。利用CAXA电子图板插件，使得机构运动分析、应力应变分析变得更加方可解决这一缺陷，具体建模

7、过程如下：便，还能实现优化设计，计算机测试设计取代昂贵费打开CAXA电子图板，点击“高级绘图”下的时的实地测试，大大降低了产品的设计成本和上市“齿轮”，进入齿轮参数对话框，输入上面的模数等时间已知参数后，生成如图1所示的齿形图，保存为．dwg或．dxf格式。现代制造、工艺装备XiandaiZhizaoGongyiZhuangbeil-2⋯口』年第2⋯期打开SolidWorks，通过文件选项直接打开已保墨嘲

8、鳓．t·存的．dwg或．dxf文件，在弹出的对话框中选择“输翰*-．∞j}I入到零件为2D草图”，添加毂孑L及键

9、槽的草图，拉，、；-乜■■嘲-．伸完成建模如图2所示。础llHt4-——一ll0晰：t圈图4添加马达接着，点击“接触”，选择大小齿轮实体，为两齿轮添加一个接触约束。点击“计算”，系统开始计算两齿轮的真实运动图1渐开线齿轮草图图2齿轮三维模型情况。点击“结果和图解”，可方便地得到机构的各种运动参数如速度、加速度、位移的实时仿真曲线。如图5所示为齿