基于ANSYS和SolidWorks直齿伞齿轮的虚拟设计

    1 与ANSYS有限元分析

    使用ANSYS进行有限元分析时。技术人员在进行三维模型的建立过程中耗费了大量的时间与精力。由于ANSYS自带的建模功能非常有限，只能建立一些结构简单的模型。随着ANSYS的应用日益广泛。在很多时候需要对非常复杂的模型进行有限元模型的建立，其需要处理的模型也越来越复杂，ANSYS自带的建模功能显示出很多的不足之处。作为一款三维CAD软件．拥有强大的参数化建模能力。可以建立非常复杂的实体模型。如果充分利用快速准确建模的特长，把在中建立好的模型导入到ANSYS中进行分析就可以很好地解决ANSYS建模能力的不足。现在，大多数的技术人员都是利用三维CAD软件建模，通过ANSYS与三维CAD软件之间的图形接口将建立好的模型导入到ANSYS中。了解ANSYS与之间的导入接口，能有效提高模型质量，简化分析工作，对CAE分析人员有着非常重要的意义。

    2 机械产品虚拟设计实例

    齿轮传动是现代机械中最常见的一种传动形式，渐开线齿廓齿轮具有较好的传动性能。而且便于制造、安装和测量，所以渐开线齿廓曲线是应用最多的齿廓曲线。在参数化设计过程中为了保证齿轮建模的准确性，经常需要对渐开线齿廓曲线进行精确绘制。

    伞齿轮作为渐外线齿廓齿轮中的一种，在建立实体模型时，由于齿形及齿坯的复杂性，往往给建模人员带来很多困难，本文基于三维软件中的TOOLBOX插件，以及建模的常用命令对伞齿轮进行了建模。

    2.1 直齿伞齿轮的建模

    已知直齿伞齿轮的模数为16，压力角为20°，齿数为38，锥角为30°，材料为20CrMnTi，弹性模量为207CPa，泊松比0.25。

    本文基于三维软件中的TOOLBOX插件，改变参数进行建模，进行三维建模的参数修改界面如图1所示。

    图1 参数修改界面

    根据装配体的需要，通过拉伸凸台/基体，旋转凸台/基体、放样凸台/基体等命令，建立的直齿伞齿轮如图2所示。

    图2 直齿伞齿轮模型

2.2 与ANSYS的接口

    将中的零件或装配体存成X_T的形式，注意在文件命名时，一定要用英文，如spiral bevel gear.X_T。在ANSYS中import选para，就可以导入了，导入后直齿伞齿轮如图3所示。

    图3 导入到ANSYS中的伞齿轮