齿轮轴的静力学有限元分析.doc

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1、......课程论文封面课程名称：结构分析的计算机方法论文题目：齿轮轴3的静力学有限元分析学生学号：学生姓名：任课教师：学位类别：学硕评分标准及分值选题与参阅资料（分值20）论文内容（分值30）论文表述（分值30）创新性（分值20）评分论文评语：总评分评阅教师:评阅时间年月日..v.........目录1.HyperMesh软件介绍11.1HyperMesh简介11.2HyperMesh的优势12.齿轮轴3的理论分析22.1齿轮轴3的平面简图22.2齿轮轴3的受力分析23.齿轮轴3的三维建模43.1插入斜齿轮43.2绘制轴的三维模型54.齿轮轴3的有限元分析74.1几何

2、模型的编辑74.2网格划分124.3材料属性和单元属性的创建194.4施加约束和载荷214.5求解计算和结果分析25..v.........1.HyperMesh软件介绍1.1HyperMesh简介HyperMesh是一个高质量高效率的有限元前处理器，它提供了高度交互的可视化环境帮助用户建立产品的有限元模型。其开放的架构提供了最广泛的CAD、CAE和CFD软件接口，并且支持用户自定义，从而可以与任何仿真环境无缝集成。HyperMesh强大的几何清理功能可以用于修正几何模型中的错误，修改几何模型，从而提升建模效率;高质量高效率的网格划分技术可以完成全面的杆梁、板壳、四面体

3、和六面体网格的自动和半自动划分，大大简化了对复杂儿何进行仿真建模的过程:先进的网格变形技术允许用户直接更改现有网格，实现新的设计，无需重构几何模型，提高设计开发效率:功能强大的模型树视图能轻松应对各种大模型的要素显示和分级管理需要，特别适合复杂机械装备的整体精细化建模。HyperMesh的这些特点，大大提高了CAE建模的效率和质量，允许工程师把主要精力放在后续的对产品本身性能的研究和改进上，从而大大缩短整个设计周期。HyperMesh直接支持目前全球通用的各类主流的三维CAD平台，用户可以直接读取CAD模型文件而不需要任何其他数据转换，从而尽可能避免数据丢失或者几何缺陷

4、。HyperMesh与主流的有限元计算软件都有接口，如Nastran、Fluent、ANSYS和ABAQUS等，可以在高质量的网格模型基础上为各种有限元求解器生成输入文件，或者读取不同求解器的结果文件。1.2HyperMesh的优势1.强大的有限元分析建模企业级解决方案l通过其广泛的CAD!CAE接U能力以及可编程、开放式构架的用户定制接口能力，HyperMesh可以在任意工作领域与其他工程程软件进行无缝连接工作。lHyperMesh为用户提供了一个强大的、通用的企业级有限元分析建模平台，帮助用户降低在建模工具上的投资及培训费用。2.无与伦比的网格划分技术一一质量与效率

5、导向l依靠全面的梁杆、板壳单元、四面体或六面体单元的自动网格划分或半自动网格划分能力，HyperMesh大大降低了复杂有限元模型前处理的工作量。3.通过批量处理网恪划分(BatchMesher)及自动化组装功能提高用户效率l批处理网格生成技术无需用户进行常规的手工几何清理及网格划分工作，从而加速了模型的处理工作。l高度自动化的模型管理能力，包括模型快速组装以及针对螺栓、定位焊、粘接和缝焊的连接管理。4.交互式的网格变形、自定义设计变量定义功能lHyperMesh提供的网格变形工具可以帮助用户重新修改原有网格即可自动生成新的有限元模型。5.提供了由CAE向CAD的逆向接口

6、lHyperMesh为用户提供了由有限元模型生成几何模型的功能。..v.........2.齿轮轴3的理论分析2.1齿轮轴3的平面简图对齿轮轴模型进行适当简化，忽略圆角、倒角和键槽，齿轮轴3的平面简图如图1所示：图1齿轮轴3平面简图2.2齿轮轴3的受力分析根据要求，将扭矩分解成为延齿轮分度圆法向、切向及轴向的力，然后施加到模型中齿轮轴3的受力分析图如图2所示。图2齿轮轴3的受力分析图..v.........（1）计算齿轮受力分度圆直径：圆周力：径向力：轴向力：（2）计算轴的支反力水平支反力：，垂直支反力：（3）计算轴的弯矩齿轮中间截面处的水平弯矩：齿轮中间截面处的垂直弯

7、矩：齿轮中间截面处的合成弯矩：（4）按弯扭组合强度条件校核轴的强度，满足强度要求。本分析忽略因阶梯轴界面尺寸突变引起的应力集中，所以有限元分析中齿轮边缘处的应力可能大于中间截面的应力。..v.........3.齿轮轴3的三维建模3.1插入斜齿轮（1）新建一个gb_part文件，如图3所示。图3新建gb_part文件（2）点击右侧【任务窗格】中的【设计库】，加载【Toolbox】插件，依次点击【Gb—动力传动—齿轮】，右键点击【螺旋齿轮】，选择【生成零件】，如图4所示。图4插入斜齿轮模型（3）在左侧【配置零部件】的【属性】中填入斜齿轮参数