基于UG技术的齿轮箱箱体的有限元分析

机械系统的结构有限元分析以弹性力学为基础, 利用有限元法解决结构受到载荷和其他外部因素影响时应力、应变和位移等有关的弹性力学问题。

一、结构有限元分析的基本步骤

(一) 单元刚度矩阵

(二) 位移法基本方程和齿轮箱体刚度矩阵

二、建模

工况1、顺车顺时针工况

三、结论

灰铸铁材料力学性能表如下:

齿轮箱箱体采用灰铸铁250进行铸造, 铸造厚度在15~80之间, 按照上面的灰铸铁力学性能表, 材料的抗拉强度大于180Mpa, 通过有限元计算结果来看, 齿轮箱箱体的应力偏小, 远远小于材料的屈服应力, 静力学结果箱体性能满足材料的力学性能;然而在齿轮箱箱体破坏中, 疲劳破坏是个很重要的原因, HT250的疲劳极限在100Mpa~140Mpa, 从计算结果来看, 齿轮箱箱体整体应力中, 除了螺栓孔位置受到轴向压力和输入轴X向分力合力影响, 造成螺栓孔应力偏大以外, 齿轮箱箱体其他位置应力均小于疲劳极限应力, 螺栓孔位置应力输入抗压应力, 此处应力不会受到疲劳影响, 可以忽略, 所以即使是疲劳极限应力来判定, 齿轮箱箱体应力也能够满足材料力学性能, 并且有很大的优化改进的余地。

摘要：为了优化齿轮箱箱体的结构及选材, 首先建立起简单的力学简图;借助UG平台, 通过对三维模型进行整体分析, 理想化模型后去掉细小特征, 网络划分后得到有限元模型, 载荷施加、约束确定后得到仿真模型, 最终求解得到齿轮箱箱体的结构力学性能的参数和云图;最后通过对仿真结果的分析, 阐述了齿轮箱箱体的结构和材质对齿轮箱箱体影响, 为齿轮箱箱体的优化设计提供了理论帮助。

关键词：齿轮箱箱体,力学简图,力学云图

参考文献

[1] 范钦珊, 殷雅俊, 唐靖林.材料力学[M].清华大学出版社, 2014.32-36.

[2] 同济大学数学系.工程数学[M].高等教育出版社, 2012.45-48.

[3] 沈春根, 王贵成, 王树林.UGNX7.0有限元分析[M]机械工业出版社, 2010.44-47.

[4] 杨明忠, 朱家诚.机械设计[M].武汉理工大学出版社, 2004.23.