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減速器是現(xiàn)代機(jī)械裝備中使用較廣的通用機(jī)械裝備，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點(diǎn)。CATIA軟件是由法國(guó)達(dá)索公司(Dassault System)推出的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造和分析軟件(CAD/CAE/CAM)，廣泛應(yīng)用于航天、汽車、船舶和電子設(shè)備等行業(yè)，涵蓋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)計(jì)、造型、分析與模擬、數(shù)控加工、數(shù)字化仿真等模塊，并在三維特征建模方面功能強(qiáng)大，能夠非常方便的進(jìn)行三維零件參數(shù)化造型，完成的參數(shù)化造型能根據(jù)按人機(jī)交互形式輸入的設(shè)計(jì)變量來(lái)控制特征的有無(wú)，形成新的尺寸，從而能夠再制造出新的三維零件。
以二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的齒輪軸為例，進(jìn)行三維建模，此齒輪軸為高速軸，在CATIA軟件設(shè)計(jì)中先生成齒輪，其基本參數(shù)如表。齒輪的生成是通過(guò)漸開(kāi)線方程創(chuàng)建齒輪齒廓，并運(yùn)用“圓陣列”、“切割”、“合并”功能，得到標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線圓柱齒輪的截面圖，再通過(guò)“拉伸(Pad)”、“旋轉(zhuǎn)(Rotate)”等命令生成齒輪及齒輪軸。
在對(duì)減速機(jī)齒輪軸進(jìn)行有限元分析前，要對(duì)已設(shè)計(jì)好的齒輪軸模型賦予材質(zhì)，45鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=240～270。為了使齒輪更逼真，點(diǎn)擊“視圖”—“渲染樣式”—“帶材料著色”命令，然后轉(zhuǎn)入到CATIA分析與模擬(Analysis&Simulation)模塊中的創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)分析(Generative Structure Analysis)子模塊進(jìn)行靜應(yīng)力分析，然后劃分網(wǎng)格。在CATIA界面的管理樹(shù)中Finite Model.1—Nodes and Elements—OCTREE Tetrahedron Mesh.1:Gear shaft上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)菜單，選擇OCTREE Tetrahedron Mesh.1:Gear shaft對(duì)象—定義，彈出對(duì)話框，在對(duì)話框中設(shè)置單元的尺寸和類型。由于齒輪軸各處所受應(yīng)力不同，網(wǎng)格劃分可不同，應(yīng)力較集中的區(qū)域網(wǎng)格劃分要細(xì)，使它更接近于實(shí)際工作情況，計(jì)算結(jié)果更加精確。該齒輪軸由于有鍵槽、軸肩處應(yīng)力集中，網(wǎng)格要細(xì)化，所以取單元尺寸為2 mm，其它部分為50 mm。
根據(jù)零件和分析需要可施加適當(dāng)?shù)募s束，運(yùn)用夾緊(Clamp)命令對(duì)齒輪軸的軸端施加約束，假定在鍵槽的工作面和齒輪的節(jié)點(diǎn)上分別施加大小分別為24 MPa和10 MPa的分布?jí)毫�，這2個(gè)壓力使軸產(chǎn)生大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)矩。為了更清楚看到施加載荷，可設(shè)置Custmize View Modes對(duì)話框隱去網(wǎng)格。
單擊“Computer”命令，在彈出對(duì)話框中選“All”，單擊“確定”命令后，計(jì)算機(jī)以對(duì)話框的形式顯示對(duì)輸入?yún)?shù)處理的進(jìn)度條，這一系列計(jì)算都是系統(tǒng)自動(dòng)完成，求解過(guò)程完成后，可查看分析結(jié)果。
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