電火花小孔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)錐齒輪的有限元分析

王烜欽 孫華

摘要：本文電火花小孔機(jī)主軸箱、手輪等100多個(gè)零件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)后裝配成整機(jī)、制作爆炸圖、對(duì)電火花小孔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)錐齒輪的有限元分析。本文通過是SolidWorks的COSMOS一款插件，主要功能是對(duì)典型部件錐齒輪做有限元分析。

關(guān)鍵詞：錐齒輪;COSMOS;SolidWorks

1.引言

電火花加工機(jī)床因其加工原理的獨(dú)特性而被列入特種加工機(jī)床行列，作為模具制造、零件加工不可缺少的重要設(shè)備，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。電火花加工設(shè)備之一的電火花小孔機(jī)因受其加工領(lǐng)域的限制，自身功能的不足，長期以來只能是一種輔助設(shè)備，僅作線切割機(jī)床加工穿絲孔或加工一些小孔之用。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，以及模具行業(yè)對(duì)小孔加工的日益增多，不僅要求能加工小孔，還要求加工的小孔精度高、速度快、控制性能好。這樣，傳統(tǒng)的手動(dòng)小孔機(jī)已不能適應(yīng)現(xiàn)代加工工藝的需要。對(duì)關(guān)鍵部件的有限元分析也成為一種設(shè)計(jì)的必須驗(yàn)證環(huán)節(jié)。

2.錐齒輪的有限元分析

（1）選擇[工具][插件]，打開[插件]對(duì)話框，選中COSMOSWorks 2006復(fù)選框，單擊確定。

（2）打開完成的零件圖——錐齒輪.Sldprt。

圖1 插件插入對(duì)話框圖

（3）在COSMOSWorks 2006 Manager設(shè)計(jì)樹中選中同步齒形帶輪，右擊，選擇研究，添加錐齒輪的有限元分析——錐齒輪。

（4）右擊實(shí)體，點(diǎn)擊應(yīng)用材料到所有，選擇同步齒形帶輪的材質(zhì)為AISI304，單擊確定。

圖2 零件材質(zhì)選擇對(duì)話框圖

（5）絲杠承受整個(gè)主軸的重力。主軸機(jī)體的重力大約是50kg，因?yàn)榻z杠的t為4，求出角度，再根據(jù)這個(gè)角度以及計(jì)算出絲杠上受到的圓周力F，絲杠直徑為d，扭距T=F*d/2，這樣就能計(jì)算出絲杠的扭矩。而當(dāng)齒頂嚙合時(shí)，剛好處于單齒嚙合區(qū)，故按一個(gè)輪齒受力考慮。輪齒齒寬中點(diǎn)處的齒頂圓。半徑為19.8918mm，將絲杠的扭矩T除以齒頂圓半徑d頂，最終得出輪齒上受到62.5 N的力。右擊COSMOS/Works Manager中的載荷/制約，點(diǎn)擊力，出現(xiàn)對(duì)話框，輸入受力的數(shù)值。選擇約束面，右擊COSMOS/Works Manager中的載荷/制約，點(diǎn)擊制約，選擇底面為固定約束。完成錐齒輪的受力情況。右擊COSMOS/Works Manager中的網(wǎng)格，點(diǎn)擊生成，建立網(wǎng)格。

圖3 ?制約/力示意圖與網(wǎng)格劃分

（6）右擊錐齒輪，單擊運(yùn)行。則自動(dòng)生成錐齒輪所受的應(yīng)力，應(yīng)變等受力情況。

（7）分別雙擊應(yīng)力、位移、應(yīng)變、變形中的圖解得到各個(gè)效果圖。

圖4 ?錐齒輪端面應(yīng)力分析與應(yīng)變圖

3.結(jié)論

通過對(duì)電火花小孔機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)錐齒輪的有限元分析我們可以驗(yàn)證初步設(shè)計(jì)后的重要部件的一些工作的具體情況。提高設(shè)備的可靠性。

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