【《某型汽车锥齿轮差速器的静力学分析案例》2100字】

某型汽车锥齿轮差速器的静力学分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u18537某型汽车锥齿轮差速器的静力学分析案例 1326461.1ANSYS软件分析的基本过程 169721.2行星齿轮轮系强度刚度分析 268851.2.1模型导入&网格划分 286371.2.2约束条件 3166841.2.3结果分析 3139911.3主减速器强度刚度分析 4194081.3.1模型导入&网格划分 563271.3.2约束条件 613541.4小结 71.1ANSYS软件分析的基本过程ANSYS是一款通过将复杂零件机构转化为有限离散单元进行仿真分析的软件。同时，该软件的前端操作界面符合人们的使用习惯，大大简化了结构分析以及工作流程，极大的提高了构建的设计质量以及制造工艺，缩短其设计工作周期。总的来说，分析分为以下三个步骤：（1）前处理：即ANSYS分析的开始，通过软件进行三维模型的建立或通过导入CATIA的零件模型，再对该零件进行相关材料的设置，最后根据所需要的要求对该零件进行网格划分，最后给网格的大小与形状下定义；（2）加载并求解：在对零件进行计算分析与模拟时，首先，要了解该零件在实际工况下的载荷，从而确定并且定义该零件在实际情况下的各种载荷，再施加到相对应的三维模型位置上，最后对模型的结果进行分析计算。（3）后处理在这一阶段所得到的结果将用相应的等值线、梯度、向量等各种图形的方式展现出来，可以通过实际的需求，获取其中所实际上需要的机构性能结果。1.2行星齿轮轮系强度刚度分析根据齿轮设计要求，选择20CrMnTi作为齿轮的材质，由根据材质的属性计算得到的弹性模量为206GPa，密度系数为7800kg/m3，泊松比系数为0.3。图4-1为该材料的材料属性。图4-120CrMnTi材料属性图1.2.1模型导入&网格划分将行星齿轮模型引出到ANSYS中。在整个模拟分析的过程中，基于模型的啮合运算是非常重要的。啮合质量在提高数值分析和计算结果精度上起着至关重要的作用。网格划分有疏有密，所以当一个网格的位移和应力不断发生变化，应当将主要部分增多网格数量来细化网格，不关键的部分则不需要细化网格，这样的网格划分就会充分有效。在分析中，将一个行星式齿轮的实体模型采用一致的几何图形来划分，这样可以提高它的计算精度，采用183个8节点的单元，该单元的尺寸范围为2mm，模型总共被细分为69378个单元和116082个节点。图4-2为行星式齿轮网格分割后的仿真模型。图4-2行星齿轮网格划分模型1.2.2约束条件根据差速器实际受力情况施加边界条件（约束和载荷）；首先确定哪个齿轮时主动齿轮，在差速器齿轮转动时，主动齿轮是半轴齿轮，则行星齿轮就是从动齿轮。具体的边界条件施加如下：将从动齿轮进行固定约束，即在行星齿轮中心圆柱面固定添加固定约束，限制其各个方向的平动和转动；然后在半轴齿轮中心圆柱面添加上圆柱面约束，约束其径向和轴向的运动。由式2-3可知差速器行星齿轮与半轴齿轮之间传递的转矩为996.12N·m。利用Moment在行星齿轮中心圆柱面上施加转矩载荷996.12N·m。1.2.3结果分析本文首先通过相关研究结果建立起了行星受力齿轮的三维受力模型，并在使用ANSYS等软件的研究基础上分别进行了静态受力齿轮的受力分析。分析结果研究实验结果显示，由图4-3变形云图可知最大齿轮变形量为0.038715mm，属于正常弹性变形，满足刚度要求，其中行星式传动齿轮接触点与半轴之间的点是齿轮产生最大变形应力力的位置。由图4-4应力云图可知最大应力801.68MPa，小于20CrMnTi的许用应力980MPa。图4-3变形云图图4-4应力云图1.3主减速器强度刚度分析根据实际设计要求，齿轮的材质选择20CrMnTi，由根据材质的属性计算得到的弹性模量密度系数为206GPa，密度系数为7800kg/m3，泊松比系数为0.3。图4-5为该材料的材料属性。图4-520CrMnTi材料属性图1.3.1模型导入&网格划分将主减速器模型引出后导入ANSYS中，建立一个有限元模型。在整个有限元模拟分析的过程中，基于有限元模型的啮合运算是非常重要的。啮合质量在提高数值分析和计算结果精度上起着至关重要的作用。网格划分有疏有密，所以当一个网格的位移和应力不断发生变化，应当将主要部分增多网格数量来细化网格，不关键的部分则不需要细化网格，这样的网格划分就会充分有效。在分析中，将一个行星式齿轮的实体模型采用一致的几何图形来划分，这样可以提高它的计算精度，采用183个8节点的单元。该单元的尺寸范围为2mm，模型总共被细分为83216个单元和140293个节点。图为行星式齿轮网格分割后的仿真模型。图4-6行星齿轮网格划分模型1.3.2约束条件根据差速器实际受力情况施加边界条件（约束和载荷）；首先确定哪个齿轮时主动齿轮，在差速器齿轮转动时，主动齿轮是主减速器从动齿轮，则大齿轮就是从动齿轮。具体的边界条件施加如下：将从动齿轮进行固定约束，在大齿轮中心圆柱面添加上固定约束，限制其各个方向的平动和转动；在主减速器从动齿轮的齿轮中心圆柱面添加上圆柱面约束，约束其径向和轴向的运动。由式2-9得齿轮传递的转矩为3005.4N·m，利用Moment在行星齿轮中心圆柱面上施加转矩载荷3005.4N·m。1.3.3结果分析基于对减速箱的特点和锥齿齿轮受力分析，本文构建了锥齿轮的三维模型，并借助ANSYS软件对锥齿轮的静力有限元进行了分析。分析结果表明，由图4-7变形云图可知最大变形量为0.018299mm，属于正常的弹性变形，满足刚度要求。由图4-8应力云图可知最大应力158.95MPa小于20CrMnTi的许用应力980MPa。图4-7变形云图图4-8应力云图1.4小结本章主要介绍基于分析软件ANSYS对差速器主要组成