基于CAE的減速器優(yōu)化設計分析系統(tǒng).pdf

1、減速器作為機械傳動的一種重要形式,已經(jīng)廣泛地應用在石油、化工、船舶、汽車等各個領域,直接關系著動力傳遞的效率與可靠性。但隨著設備對傳動系統(tǒng)的要求向高速、重載、輕量化方向的發(fā)展,開展對齒輪傳動系統(tǒng)的強度、振動噪聲等領域的研究已經(jīng)成了該領域的主要課題。
　　應用常規(guī)的方法,固然可以完成普通減速器的設計。但減速器的高速、重載、輕量化等特殊工況的要求,導致系統(tǒng)的強度、振動、噪聲,以及尺寸、結構型式等都會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、軸以及齒輪的強度會影響到減速器的使用壽命,它們的結構設計的好壞,直接影響到整個減速器的動態(tài)性能。因此如何開發(fā)一款針對性強的減速器優(yōu)化分析系統(tǒng),針對減速器各個零部件的設計進行專門的有限元模擬分析,來保證減速器的優(yōu)良的運轉性能,成了工程技術人員的研究目標。
　　本文深入分析了減速器的國內外研究現(xiàn)狀,重點探討了CAD/CAE技術在減速器上的應用,通過分析得出了未來 CAD/CAE技術在減速器上應用的發(fā)展趨勢。以通用

3、型減速器作為研究對象,詳細介紹了二級減速器的基本結構型式,并對其中的關鍵零部件——齒輪、軸以及箱體的結構作了簡要的介紹。從各關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。針對近年來對齒輪傳動系統(tǒng)振動噪聲方向的關注,詳細分析了振動噪聲產(chǎn)生的機理。這為后面章節(jié)對減速器各部件的有限元分析結果的有效性檢驗,提供了可參考的依據(jù)。
　　針對在有限元軟件中通過其他 CAD軟件導入模型而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)丟失問題,本文注重利用AN

4、SYS軟件來實現(xiàn)減速器關鍵零部件的參數(shù)化建模與有限元分析,從而避免了數(shù)據(jù)丟失的情況。首先詳細推導了基于加工的圓柱齒輪的數(shù)學模型,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編制了減速器關鍵零部件的參數(shù)化模型。在此基礎上,為了實現(xiàn)對這些通用零部件分析過程的標準化,利用VC++開發(fā)工具,編制了ANSYS與 VC++通信的接口程序,實現(xiàn)了對ANSYS的后臺調用。把編制的關于對關鍵零部件的三維模型建立、應

5、力應變分析以及模態(tài)分析的APDL程序進行后臺封裝,實現(xiàn)對模型建立,有限元分析過程的參數(shù)化。所開發(fā)的系統(tǒng)能夠對數(shù)據(jù)處理過程中生成的結果文件采用數(shù)據(jù)庫技術進行管理與保存,降低了數(shù)據(jù)文件對系統(tǒng)執(zhí)行效率的削弱程度。并在文件的最后給出了系統(tǒng)的應用實例,所得到的分析結果與故障分析章節(jié)所得到的結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)具有良好的人機交互界面,操作簡單方便,特別適合于在減速器設計階段對模型進行反復修改,并驗算分析,