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漸開(kāi)線斜齒輪是機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛的零件，齒輪的三維實(shí)體模型對(duì)于后續(xù)數(shù)值分析、數(shù)控加工仿真等具有重要的意義。目前齒輪三維建模方法主要分為3種：模擬范成切削加工生成齒輪模型，這種方法生成齒輪精度高，但生成齒輪時(shí)間長(zhǎng)，且系統(tǒng)資源占用較多；取齒廓上的幾個(gè)點(diǎn)后用樣條曲線連接構(gòu)造齒廓曲線，從而實(shí)現(xiàn)齒輪的三維參數(shù)建模，該方法比較簡(jiǎn)便，但是生成的齒輪精度不高；利用軟件提供的公式曲線或者二次開(kāi)發(fā)技術(shù)結(jié)合漸開(kāi)線齒廓曲面方程生成漸開(kāi)線，該方法簡(jiǎn)便且齒輪精度較高，但由于目前使用的漸開(kāi)線齒廓曲線對(duì)齒根過(guò)渡曲線的描述大多采用等距線來(lái)描述，其齒根曲線結(jié)果在螺旋角不為零時(shí)存在著誤差，因此會(huì)影響到齒輪結(jié)構(gòu)和力學(xué)分析。
Inventor是AutoDesk公司推出的一款三維造型通用軟件，它擁有出色的草圖繪制功能和強(qiáng)大的三維造型功能，且該軟件提供了強(qiáng)大的API二次開(kāi)發(fā)接口。用戶通過(guò)InventorAPI可以用支持Automation(OLEAutomation)技術(shù)的高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出需要的應(yīng)用程序。與別的三維造型軟件二次開(kāi)發(fā)技術(shù)相比較，InventorAPI技術(shù)具有顯著的特點(diǎn)：可以用大多數(shù)當(dāng)前流行的高級(jí)編程語(yǔ)言來(lái)寫(xiě)自己的程序，例如用VisualBasic、VisualC+ +、Delphi、Perl和Java等；InventorAPI是一種以面向?qū)ο蟮姆绞浇沂緫?yīng)用程序?qū)ο蠊δ艿膽?yīng)用程序編程接口技術(shù)，一旦理解和掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一般概念，再結(jié)合具體的API對(duì)象結(jié)構(gòu)模型就可以進(jìn)行二次程序開(kāi)發(fā)。
InventorR9提供了有限元分析模塊，應(yīng)用該模塊可對(duì)斜齒輪進(jìn)行初步有限元分析。選用m=2.5mm，z=7，β=20°的小齒輪建模，定義材料為鋼，定義材料屬性為：楊氏彈性模量E=2.1×105MPa，泊松比μ=0.3，密度ρ=7850 kg/m3。Inventor默認(rèn)的有限元單元基本類型為四邊形，設(shè)置網(wǎng)格相關(guān)性為100，自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分后得到節(jié)點(diǎn)72663個(gè)，單元49031個(gè)，網(wǎng)格劃分。為了準(zhǔn)確的反映齒輪嚙合的實(shí)際狀態(tài)，在齒輪內(nèi)孔表面添加固定約束，在選定的位置、方向上添加載荷，并根據(jù)斜齒輪嚙合特點(diǎn)將載荷設(shè)置為面力。執(zhí)行應(yīng)力計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為應(yīng)力云圖、位移變形以及安全系數(shù)等。分析可得到最大主應(yīng)力的應(yīng)力云圖及數(shù)值。
由應(yīng)力云圖可以看出，齒根最大應(yīng)力位于過(guò)渡曲線中間部分，而非過(guò)渡曲線與漸開(kāi)線相接處，這與實(shí)際情況相吻合。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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