基于SolidWorks Simulation 的傳動(dòng)輪應(yīng)力分析

張 豪

（江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225101）

0 引 言

在工業(yè)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，軸承載荷的變化情況很難掌控，如果能夠預(yù)先探知其變化情況，就可以提前預(yù)測(cè)出軸上零件的穩(wěn)定運(yùn)行質(zhì)態(tài)，從而保障各類設(shè)備的安全運(yùn)行，避免設(shè)備事故和人身傷害的發(fā)生。

1 傳動(dòng)輪模型建立

1.1 傳動(dòng)輪建模

在前視基準(zhǔn)面中繪制傳動(dòng)輪的草圖輪廓，建模尺寸及約束關(guān)系如圖1 所示，獲得如圖2 所示傳動(dòng)輪模型。

圖2 傳動(dòng)輪模型

1.2 分割設(shè)置

在右視基準(zhǔn)面繪制一條穿透坐標(biāo)原點(diǎn)的水平直線，利用分割線將傳動(dòng)輪軸孔圓柱面進(jìn)行分隔，如圖3 所示；在上視基準(zhǔn)面繪制一條穿透坐標(biāo)原點(diǎn)的水平線，同樣利用分割線將傳動(dòng)輪外圓面進(jìn)行分隔，如圖4 所示。完成上述設(shè)置，為后續(xù)施加軸承載荷做好鋪墊。

圖3 傳動(dòng)輪軸孔圓柱面分割

圖4 傳動(dòng)輪外圓面分割

2 傳動(dòng)輪應(yīng)力分析

2.1 創(chuàng)建新算例

在SolidWorks Simulation 中建立新算例，命名為軸承載荷分析，類型為靜應(yīng)力分析。勾選“使用軟彈簧是模型穩(wěn)定”復(fù)選按鈕。

2.2 材料屬性定義

定義傳動(dòng)輪材料屬性，材料屬性如表1 所示。

表1 材料屬性表

2.3 建立約束

單擊“夾具顧問(wèn)”，在彈出的“Simulation 顧問(wèn)”欄目中，選擇“添加夾具”，打開(kāi)“夾具”屬性管理器。將“高級(jí)”欄目中的“使用參考幾何體”選中。在“夾具的面、邊線、頂點(diǎn)”中將圖形區(qū)域中傳動(dòng)輪外側(cè)圓柱面上生成的分割線作為約束邊線；在“方向的面、邊線、基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸”中將圖形區(qū)域中創(chuàng)設(shè)的基準(zhǔn)軸1 作為參考幾何體；在“轉(zhuǎn)換”欄目中單擊激活“徑向”按鈕，設(shè)置徑向位移為0；激活“圓周”按鈕，設(shè)置圓周旋轉(zhuǎn)約束為0，如圖5 所示。

圖5 約束設(shè)置

2.4 施加載荷

單擊“軸承載荷”，在屬性管理器中單擊“軸承載荷的圓柱面”顯示欄，點(diǎn)選軸孔圓柱面下半面為軸承載荷圓柱面，點(diǎn)選“選擇坐標(biāo)系”中“Y-方向”，設(shè)置Y 方向向下的力為700 N，完成載荷施加設(shè)置，如圖6 所示。

圖6 載荷設(shè)置

2.5 劃分網(wǎng)格

單擊“生成網(wǎng)格”按鈕，打開(kāi)“網(wǎng)格”屬性管理器，將“網(wǎng)格密度”中設(shè)置為“良好”，在“高級(jí)”欄目中將“雅可比點(diǎn)”設(shè)置為16 點(diǎn)，即16 點(diǎn)的單元格。設(shè)置完成后確認(rèn)并運(yùn)行，得到如圖7、圖8 所示網(wǎng)格品質(zhì)圖解。

圖7 網(wǎng)格品質(zhì)圖解（網(wǎng)格）

圖8 品質(zhì)圖解（雅可比）

圖10 位移圖解

2.6 結(jié)果分析

分析結(jié)果如圖9 所示。

圖9 應(yīng)力圖解

3 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)SolidWorks 的有限元分析平臺(tái)Simulation 對(duì)傳動(dòng)輪在軸承載荷作用下的受力機(jī)變形情況進(jìn)行有限元分析，計(jì)算運(yùn)行結(jié)果顯示出傳動(dòng)輪的應(yīng)力分布及變形情況，該傳動(dòng)輪性能可靠，為同類軸上零件的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)提供了理論依據(jù)。

圖11 應(yīng)變圖解