基于CAE的減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)分析系統(tǒng).pdf

1、減速器作為機(jī)械傳動(dòng)的一種重要形式,已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在石油、化工、船舶、汽車等各個(gè)領(lǐng)域,直接關(guān)系著動(dòng)力傳遞的效率與可靠性。但隨著設(shè)備對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求向高速、重載、輕量化方向的發(fā)展,開展對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的強(qiáng)度、振動(dòng)噪聲等領(lǐng)域的研究已經(jīng)成了該領(lǐng)域的主要課題。
　　應(yīng)用常規(guī)的方法,固然可以完成普通減速器的設(shè)計(jì)。但減速器的高速、重載、輕量化等特殊工況的要求,導(dǎo)致系統(tǒng)的強(qiáng)度、振動(dòng)、噪聲,以及尺寸、結(jié)構(gòu)型式等都會(huì)直接或者間接地影響減速器的工作狀態(tài)和

2、工作效率。減速器箱體、軸以及齒輪的強(qiáng)度會(huì)影響到減速器的使用壽命,它們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到整個(gè)減速器的動(dòng)態(tài)性能。因此如何開發(fā)一款針對(duì)性強(qiáng)的減速器優(yōu)化分析系統(tǒng),針對(duì)減速器各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行專門的有限元模擬分析,來保證減速器的優(yōu)良的運(yùn)轉(zhuǎn)性能,成了工程技術(shù)人員的研究目標(biāo)。
　　本文深入分析了減速器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,重點(diǎn)探討了CAD/CAE技術(shù)在減速器上的應(yīng)用,通過分析得出了未來 CAD/CAE技術(shù)在減速器上應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。以通用

3、型減速器作為研究對(duì)象,詳細(xì)介紹了二級(jí)減速器的基本結(jié)構(gòu)型式,并對(duì)其中的關(guān)鍵零部件——齒輪、軸以及箱體的結(jié)構(gòu)作了簡(jiǎn)要的介紹。從各關(guān)鍵零部件的失效形式入手,探討了減速器的故障類型,以及產(chǎn)生故障的原因。針對(duì)近年來對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)噪聲方向的關(guān)注,詳細(xì)分析了振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理。這為后面章節(jié)對(duì)減速器各部件的有限元分析結(jié)果的有效性檢驗(yàn),提供了可參考的依據(jù)。
　　針對(duì)在有限元軟件中通過其他 CAD軟件導(dǎo)入模型而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)丟失問題,本文注重利用AN

4、SYS軟件來實(shí)現(xiàn)減速器關(guān)鍵零部件的參數(shù)化建模與有限元分析,從而避免了數(shù)據(jù)丟失的情況。首先詳細(xì)推導(dǎo)了基于加工的圓柱齒輪的數(shù)學(xué)模型,在 ANSYS環(huán)境下,采用“自底向上”的建模方法,用ANSYS的二次開發(fā)語言APDL編制了減速器關(guān)鍵零部件的參數(shù)化模型。在此基礎(chǔ)上,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這些通用零部件分析過程的標(biāo)準(zhǔn)化,利用VC++開發(fā)工具,編制了ANSYS與 VC++通信的接口程序,實(shí)現(xiàn)了對(duì)ANSYS的后臺(tái)調(diào)用。把編制的關(guān)于對(duì)關(guān)鍵零部件的三維模型建立、應(yīng)

5、力應(yīng)變分析以及模態(tài)分析的APDL程序進(jìn)行后臺(tái)封裝,實(shí)現(xiàn)對(duì)模型建立,有限元分析過程的參數(shù)化。所開發(fā)的系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)處理過程中生成的結(jié)果文件采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行管理與保存,降低了數(shù)據(jù)文件對(duì)系統(tǒng)執(zhí)行效率的削弱程度。并在文件的最后給出了系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例,所得到的分析結(jié)果與故障分析章節(jié)所得到的結(jié)論保持了較好的一致性。
　　本文開發(fā)的減速器優(yōu)化分析系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面,操作簡(jiǎn)單方便,特別適合于在減速器設(shè)計(jì)階段對(duì)模型進(jìn)行反復(fù)修改,并驗(yàn)算分析,