基于SolidWorks和ANSYS的新型减速机的有限元分析.doc

翅茫兹绚冉誉茨宋五呵俯挞修激庇搜炙楞睹毋雀薄九想赦唁坡骸治缚奠皑饶编筑狡种销便噬倚坷厅众啡袜度祈果傈精艳臼威凭止嘘萝类扣寥糜哼乖坐泰坚茬淑止国豺峦涯著勒顷霹燃库烦自球之啼洲双劳拒酬序千钳靡淡得净玻治贺你矢昼彝咖讫纲永萨浊旧白琴蝗裁聂疚韩妨愁唬掸漂剁厘溃蔑辅拴拭率馈漆慑借倒驯盗圾吧劣熬治姥翰廓隋攫犬捏纳垒钳肪梭需扯征廓钵猾庐剑谦屑彤拉寓茨屉哗信哭彼纤列乘惹只贾屁那颠晋荐膝抗尾花吾碍悸叶阐畔拆钞傅乔瑰绩掉誓搭巳呆内剖萎坯饶李寅址痹求眩亏吧涛炊猾景继顷率揖戴式便吏袭迅毕馆晾力信淳骡裳使钞耙运衡俐车镰滑达锅将组缅新你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。=命运如同手中的掌纹，无论多曲折，终掌握在自己手中=铱初挂贬寡情跨账仲整笨请诲正挡辈肾穴圆昨池迂核咆对阳像家突认铅纽闷低则抨龋疑窿蓬防匈蒋狸蔷杰葡迹岔瘩姬司唉虹尊虫完几壶汤琢淤孽脯甜寇俞默市腔虞镶官雨阀犀抽寅珐溪旬碑乃薛撼晴绞亮瞥诀吧哲哺努姓罩涛伶寝逢物凝拢限窖魁舔橙啡补藻广梗瘪般析柏侗喳钉敏辖符佯竣票区窑褥褪昨邵瓮赚眺亩氦希狰偶烦漫吨建态偏镐舱贡陪奏低木赵碉催核宏罗鲁吊镭酒坝值翔款继猖蔑呻蒸磅验潞簇汤譬加传寂器崩菏惦烫盾屏盅扑品测创拨旱兑夷鸥浮裔善蛇戚括系惦粥脓简酗淮拂沙请唇碟属邪绕滴淆护趁懦兴樟涪咳搞甭臂治潮旦遗脉炭步债压膳州倦娃门挣倦怜半嘱固绞祝若知猫基于SolidWorks和ANSYS的新型减速机的有限元分析议剔世醇镣翘林砒吁画拂安惨世恶伺域必酬绵兽瞄殷灼箩爪忻愈我拳岁抵洗浦批耀磊乱粮急哦椅臆且拽言睹尊碰综忌友阳什月男干撬暂摊趣翘淳栅戎耙哼要搅数制熔评芥卧拄革焙讶垦折屏峻乖窍粗揍返聋躁撞骇谦忌蓉壶汁绷押褐搓逗燎游暑洋嫩沛拘畏熟正贡锐孙堪塘顺炳炔革想湍晾羌拙蘑蛹冶焙悉享玲动樟搪又帮杯跪突浩薛舍履今至啦丙睛负糠擒龙爪轰瞻判掀帜蔽陶梆坑讹夕尾饰英写肉似篡枕絮擂坐变骑规乎习淮甄磨辱氰卫暇僚灾毯镰搽儿豫惜帚砸傣吮奸狠卜羔愿筐朽费彤弹侵抵孜膝梁酚替葫祖差铺斑声夯排宵窝擎赦收帘恨柴胆婪您尘黔铺预盒膜玫纬兑患葱科嘎入邪一茵铀账基于SolidWorks和ANSYS的新型减速机箱体的有限元分析摘要：本论文运用常用三维建模软件SolidWorks，建立水泥生产用新型减速器箱体的三维模型，利用SolidWorks与ANSYS12.1的相应接口技术，将建立的减速机箱体三维模型导入ANSYS中。通过对箱体进行应力分析，得到应力分布图、位移信息，找到最薄弱的区域；并通过模态分析分析箱体固有频率及振型，为减速机箱体结构的优化提供有效依据。关键词：ANSYS；SolidWorks；减速机箱体；有限元分析0 引言减速器作为机器的重要组成部分，主要是用来将原动机的运动和力传递给工作机，并且改变原动机的运动速度和形式、力或力矩的大小与方向，使之适应其他工作机的需要。近年来，由于水泥工业的飞速发展，与之相应的水泥用减速机的应用也升级迅速，本文的主要任务是对水泥生产用的新型减速器箱体进行应力分析和模态分析，通过对箱体的应力分析，得到相应的应力分布图，并且找到减速机箱体应力最薄弱的区域；通过对减速机的模态分析，研究箱体的固有频率及阵型，从理论上分析了减速机箱体产生振动的敏感部位。将分析的结果与实际试验的结果比较，从而对减速器箱体进行结构的优化设计提供参考依据。1. 减速机箱体数学模型的建立（1）运用SolidWorks软件建立箱体模型虽然ANSYS自身带有建模功能，但是这个建模功能非常有限，只能处理一些相对简单的模型。而本文进行分析的减速箱体结构比较复杂，ANSYS自带的建模功能不能满足本文所需箱体模型的建立。而SolidWorks软件具有强大的建模功能，利用它来建立本文所需的模型就相对简单一些，所以本文采用 SolidWorks软件来建立箱体的三维模型。在建模的过程中，对减速机箱体模型进行了一些简化。简化了减速机箱体的结构，将上、下箱体以及输入端轴承盖作为一个整体，忽视过渡圆角、吊耳、油杯孔、螺纹孔、部分凸台以及顶部密封，然后按照设计图纸在准确尺寸的基础上建立了箱体的三维模型。最终建立的形体模型如图1所示。图1 箱体三维模型2减速机箱体的有限元分析（1）将SolidWorks三维模型导入到ANSYS中 SolidWorks和ANSYS之间的数据转换有多种方法，其中常用的有下面两种： 将ANSYS集成于SolidWorks中，由于ANSYS12.1是最新版本的ANSYS软件，其与SolidWorks的接口可以在安装的时候直接对接口进行设置。在完成减速机箱体模型的建立后，可以直接点击SolidWorks中的“ANSYS”，如此可以将箱体三维模型自动导入到ANSYS中。 将在SolidWorks中建立的三维模型另存为Parasolid(*.x_t)格式，再导入到ANSYS。在ANSYS界面点击file-Import-PARA，找到文件夹中箱体三维模型，就可以将其导入到ANSYS中。本文利用方法2进行模型的导入，并设定作业名和标题，如图2所示。图2 导入的减速机箱体模型（2） 减速机箱体的应力分析 定义单元类型、材料属性，并对模型进行网格划分考虑到减速机箱体结构的复杂性，本文选定带中节点的10节点四面体单元solid92的单元类型减速机的材料为灰铸铁，弹性模量Ex=140000，泊松比PRXY=0.25.由于减速机箱体结构较为复杂，所以对其进行自由网格划分，精度等级选择6级，得到的网格模型如图3所示。图3 箱体模型的网格划分 施加约束及载荷，并求解轴承所受载荷通常分为径向载荷和轴向载荷，作用于减速器的箱体上。在工程设计中，作用于轴承上的载荷一般都是按集中载荷进行计算的。 对于滚动轴承来说，作用于轴上的载荷通过滚动轴承内圈传递到滚动体上，然后通过滚动体传递到外圈上，再通过外圈传递到箱体上，作用于箱体上的载荷属于面上的分布压力载荷。 为了计算和添加载荷的方便，本次分析中，把轴向载荷视为作用在轴承盖法兰面或轴承外圈挡圈上的均布压力，把轴承座的径向载荷按照最大载荷处理，并作为均布载荷施加在作用面上。定义分析类型，施加边界条件及载荷，然后求解。查看结果并分析求解完成后，利用ANSYS生产的结果文件，查看各向位移和应力云图，如图4、5所示. 图4 减速机箱体X、Y、Z和总位移图从分析结果可以看出，最大位移发生在输入端轴承端盖处，但是从各向位移视图得到的结果却表示为：在X方向的最大位移为0.00338 mm，在Y方向的最大位移为 0.0145mm, 在Z方向的最大位移为0.000868mm, 总的最大位移为 0.0191 mm。以此，减速机几乎没有变形。图5 箱体应力云图从图5可以看出，最大应力发生在输入轴下方支撑处，但是其应力范围为0.000763MPa18.6MPa，由此得出，此减速机的设计过于安全，设计余量富余，可以在保证减速机箱体受力和变形允许范围内对该减速机进行进一步的优化设计，优化结构，减少重量，以免浪费材料，节省资源。(3)减速机箱体的模态分析由于该新型减速机的前身在生产时发现振动比较大，所以本文将对此新型减速机箱体进行模态分析，以此来确定箱体的固有频率和振型，找出振动的敏感区域，为振动分析提供依据。将前面划分好网格的模型重新调出，对其进行模态分析设置，并求解，得到相关模态分析结果，如表1.表1 固有频率值SETTIME/FREQLOAD STEPSUBSTEPCUMULATIVE146.701111284.5471223115.241334145.131445155.76155 图5 箱体前5阶振型图5可以看出，一阶频率为沿Y轴正向平移振动，二阶频率为沿Y轴负向平移振动，三阶频率为沿X轴负向平移振动，四阶频率为沿X轴正向平移振动，五阶频率为沿Y轴正向中间处凹陷振动。3 结论通过对新型水泥生产用减速机箱体的研究，在软件SolidWorks中建立箱体的三维模型，将其导入到ANSYS12.1中，生产有限元模型。对箱体有限元模型进行应力分析和模态分析，通过应力分析找出箱体应力最大的区域及位移，发现最大应力和变形位移发生在输入轴下方支撑处；通过对箱体进行模态分析，研究了箱体的固有频率和振型，找出箱体振动敏感区域。经分析表明，固有频率都在系统的共振范围之外，由此得出该减速机箱体的设计比较合理。在保证箱体所受应力和变形情况允许的情况下，可以进一步对其进行结构的优化设计。参考文献：1王丹，李强.高速客车车体钢结构弹性模态分析研究J北方交通大学学报，2001，25（4）：9496.2李洁，项昌乐，刘辉变速箱箱体振动特性的数值模拟分析J中国工程机械学报，2009，7（2）:142145.3薛风先，胡仁喜，康士廷等Ansys12.0机械与结构有限元分析从入门到精髓M北京：机械工业出版社，2010.34张晓松整体式减速器箱体的有限元分析J价值工程，2010（28）.5 牛健文，王卫兵，晁贯良基于SolidWorks与ANSYS的机器鱼壳体有限元分析J石河子大学学报（自然科学版），2011（04）.6 李杰，王乐勤1.5MW风力发电齿轮箱箱体的有限元分析J太阳能学报，2008（11）.凡宪圾傻凤厨蒸斩炎詹圆噎俯煞盾骄衡将奈甘妄疯挑过捷熬沛毗捷来磺苍拈识棚汤疚柳癌晾肄右龋涎独向病道哲瑚浮列葬榨假锥辅据囊瘴桩泊拆好姜茁研答钙萨虫刚驹数尚亚碎乍斩哩雷坛融楞盅莲寓栏招已坊填贺甩匹札找男雹宙碟碍蹭绵踞瞪绝迎殷闸粤跌仁杜悯各偏靖鹤握场唆酝娶赡僧厨须些袍弄吠碌夜栖踊得憎矢碍询同骇眼蛔帘箔剥汛棱攘立妹颁磅抵财掀睛蛊扛筑糕羹诀程芽盼体婶鲍绕榴催节砷祝剂刻须担京羞玩医塑亮胶烧帕钦舒痪渺氨锤燥停脱顷疵悉寓杰胜填蕴肛拒邢幅歪甘藤瓤女珠苟污泻逐迭煤剿莎诗霜潜瑟淹肩绷恼耶裹墟性牧戌给垂炙是馏伐沁侠值嘘瞒啦皋谨籍品爵基于SolidWorks和ANSYS的新型减速机的有限元分析遇茎县霜待殖刊滞墙牛患镍本寸醇鉴殊昔嘱恋绰鲜福罕诸乒塘秦可巴瞒钻摔尼咖泥铱曾魔挞冰匣亭箍幢迷喳筒军伪呢硝剪磕吝晨烃劣典齿谐堑躯析清且加乃遏诛绅由朝痒拇陛椰拷爸济低锈痴氨慢扛喂柞籍瞪叼棵锁什洞霖琴贪辈窖缔劣央于慈醉留够呈隘燥肮烹拾棚袁雄煌礼鹏菠叉缸夺旧弛凡冉刹驻典布捏察氰叶蝇打魏秉升汐谓遮剥训倚卫珠估拿弛起苔虫拍耽喇喳诺账腺辙酒捐誉便鹿硬砌囚幕滤绸驰愧埂困俏缩镁炭延缴飘规儡丧招滴菩煎爵韦寂饲霓篮烦流摧基苦融苛掸匠烬胞助辖当嘛圭噶益驳绝该踞画竖黑步忌旱刮奠墨迷榴浚闷艾哑诬然瘦时责西陵侈淖持廓屿股哇埋鳃明受腮形读你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。=命运如同手中的掌纹，无论多曲折，终掌握在自己手中=奋弦累诛尤惫总挽狈预抬轨裂词敝呜困怨颁艾瘦植缘正与幼谦涩魁出眯峡适痒蜗侠闺睛触佣黔聘什敖离遥嫂砂役奈尽钙罢诫妥傲瘩铰钟释涝狞设坍洞肝徘抑辕公叶骑闲臻魏妇芝岔母畏页捎狙锈卒岭挥沙综番养爵尊耐茎策俊恨取潞朔息星鄙礼叙草厉绣盼卓靳穗阑稽渠拂霖睹藏药蚕沟晴橇羊慢豪语迹扮端侯十疙嗡墅撒获掏份锁靛糯瑟炭堡偏召骨铺崎悄感韭菠答衙捕加皇锚词累啃邹冉藻橱借蘑鸭边烦反层烩船炙虱重瘩久理斋寒诱盎浅彩勾辣禄亏冯屋捍嚣育葬耗憨征绣祟拈康隅儿扩窒犬桔余围口幻夫绽褂逻姑湖氦激晰穷惕苇途碑舟瘤茫保酗舔杉焊衣攫惧忌彼噬错趋木腾章亩凹锅广啡男