Pro/E和Workbench在直齒錐齒輪設計中的應用

2014-11-27 陳紅霞 內蒙古工業大學機械工程學院

  結合Pro/E與ANSYS Workbench各自的特點,針對錐齒輪三維造型構造時其齒廓曲線的特殊性,介紹了基于Pro/E的錐齒輪的參數化建模方法,通過ANSYS Workbench對錐齒輪進行靜力分析和模態分析,介紹了整個聯合運用的分析流程,結果表明在機械零部件結構設計過程中該方法是行之有效的。

  引言

  隨著計算機軟硬件技術的快速發展,依靠計算機輔助技術完成機械零部件結構的設計已經成為一個普遍采用的方法。目前輔助設計的軟件很多,它們各有特點。應用ANSYS進行機械結構零部件分析時,其自帶的建模功能在處理比較復雜的結構模型時需要占用較多的工作時間,有些甚至難以勝任。因此建模任務常常由CAD軟件來實現,如果靈活運用CAD/CAE軟件的各自優勢,強強聯合勢必可以提高設計效率,大大縮短設計周期,方便快捷地得到分析結果。本文針對錐齒輪三維模型構造時其齒廓曲線的特殊性,介紹了Pro/E和ANSYS Workbench在錐齒輪結構設計中的應用。

1、錐齒輪的參數化三維建模

  本文中利用Pro/E 來構建錐齒輪的實體模型。錐齒輪參數化三維建模的關鍵是生成符合要求的輪廓曲線。

  首先對錐齒輪的結構進行分析,得到錐齒輪的參數;之后,通過以下步驟完成錐齒輪的三維建模:①設置錐齒輪的基本參數和關系,利用“程序”命令在記事本里輸入基本參數和關系,并對其賦值;②創建毛坯基礎實體(見圖1),任意創建一個凸臺實體,通過“關系”約束尺寸生成實體,加工鍵槽和軸孔;③創建第一個齒面輪廓曲線,掃描軌跡和附加軌跡,通過掃描生成第一實體輪齒(見圖2);④通過陣列完成錐齒輪實體建模(見圖3)。

2、ANSYS Workbench有限元分析

  ANSYS軟件是融結構、流體、電場、磁場、聲場析于一體的大型通用有限元分析軟件,可應用于航空航天、汽車工業、生物醫學、橋梁建筑、重型機械等領域。ANSYS軟件主要包括前處理模塊、分析計算模塊和后處理模塊。將實體模型導入ANSYSWorkbench中,通過網格劃分,得到網格化齒輪模型,見圖4。

Pro/E和Workbench在直齒錐齒輪設計中的應用

3、結論

  Pro/E作為一種強大的三維設計軟件,其強項在于三維造型;ANSYS Workbench是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。針對這兩種應用軟件的功能和特征,本文提出聯合運用的方法對錐齒輪進行設計分析,通過實例證明這種方法是可行的。