十字轴万向节建模及有限元分析Word文件下载.docx
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万向节叉三维建模
1.建立地面圆柱体直径165高20
指定点为坐标原点,指定矢量为+Z
2.拉伸耳环主体
1)选择‘拉伸’,单击截面中的‘绘制曲线’,选择现有平面的YZ平面,进入草绘环境。
按照二维图纸绘制拉伸截面,绘制完成后,单击“完成草图”退出草图界面
2)按如下设置参数后,单击‘确定’,完成耳环主体的拉伸,如图
3.切除部分实体
1)选择‘拉伸’,单击截面中的‘绘制曲线’,选择现有平面的XZ平面,进入草绘环境。
2)按如下设置参数(注:
布尔运算,选择‘求差’),单击‘确定’,完成耳环主体的拉伸,如图
4.切除部分实体
5.切除棱角
1)选择‘拉伸’,单击截面中的‘绘制曲线’,选择现有平面的耳环端面,进入草绘环境。
布尔运算,选择‘无’),单击‘确定’,完成棱角主体的拉伸,如图
3)镜像棱角
插入-关联复制-镜像特征,选择建立的棱角特征,选择镜像平面为YZ平面,单击确定,如图
4)布尔差,在耳环主体上切除两个棱角
单击‘求差’命令,目标体为耳环主体,到具体为两个棱角体,单击确定
6.建立法兰孔
1)单击‘孔’命令,‘位置’-单击‘绘制截面’进入草绘环境,按二位图纸绘制八个孔的中心位置,在中心位置放置一个点,完成草绘。
2)按照如图设置参数后,单击确定
7.建立连接体
1)单击‘拉伸’命令,选择,圆柱上表面,进入草绘环境,在中心位置绘制一个直径为105的圆,完成草绘。
2)按照如图设置参数,选择拔模角度为20,单击确定。
8.将已建成的模型进行布尔加运算
9.生成底部空腔
单击‘球’命令,指定点为整体坐标原点,直径为90,布尔为‘求差’,单击确定
10.建阶梯孔
1)单击‘拉伸’命令,在耳环端面,建立草绘平面,进入草绘环境后,在中心处画一个直径51的圆,完成草绘。
2)按照如图设置参数,拉伸值为10,布尔求差。
3)同样方法在另一个耳环端面建立阶梯孔。
效果如下
11.棱处理,倒圆角
1)在如图所示的几处位置到R5圆角
2)在如图所示的几处位置到R2圆角
通过以上建模步骤,得出万向节叉的三维模型,显示如下图
传动轴三维建模
1.建立法兰盘,起始点为原点,指定矢量为+Z,建模参数如图
2.建立阶梯轴,直径95长146
3.建立阶梯轴,直径90长83
4.建立阶梯轴,直径80长33
5.倒圆角R10
在图示位置R10倒圆角
6.倒圆角R1.5
在图示位置R1.5倒圆角
7.倒斜角2X2
在图示位置倒2X2斜角
8.建立阶梯轴(退刀槽)直径60,长5
9.建立花键
1)单击‘拉伸’,以小圆柱端面为草绘平面,进入草绘环境,根据二维草图,绘制花键截面,完成草图,如图
2)按照图示设置参数,拉伸花键
3)对花键齿倒2x2斜角
10.建立阶梯轴,直径30长42,并倒圆角R1.5
11.建立法兰孔(方法同万向节叉法兰孔)
12.在YZ平面内绘制回转草图。
单击‘草图’命令,选择YZ平面,进入草绘环境,根据二维草图进行绘制。
13.单击‘回转’命令,选择草绘的曲线,选择指定矢量为Z轴,指定点为坐标原点,单击确定。
14.拉伸耳环实体
1)单击拉伸,选择XZ平面,进入草绘环境,按照二维图纸进行草绘,完成草图
2)按照如图设置,进行拉伸,得到耳环实体
15.切除凸台
1)单击拉伸,选择圆台表面为草绘平面,进入草绘环境,绘制曲线,如图,完成草绘。
2)按照如图设置参数,切除拉伸
16.切出耳环空腔
1)单击‘拉伸’,以一侧面为平面,参照图纸,进行草绘,曲线如图,完成草绘
2)按照图示参数,切除实体
17.倒圆角R5,按照图示部位,进行倒圆角
18.建立通孔
选择指定点为圆的圆心,以图示数据,进行孔的切除
19.倒角1x1
通过以上建模过程,得到传动轴的三维模型
十字轴静力学分析
1.模型的导入
1)模型的导出格式
十字轴在UG中建模完成后,将其导出为parasolid_.x_t格式(导出文件名和路径为英文)。
文件-导出-parasolid,出现‘导出parasolid对话框后,框选整个实体,单击确定
在出现的对话框中,选择保存路径,输入文件名,单击OK。
2)模型导入
打开ANSYS_WORKBENCH界面,拖入静力学分析模块(staticstructural)
3)右键单击Geometry--ImportGeometry—browse,选择十字轴的X-T模型,单击确定
4)双击Geometry,进入DM界面,单击Generate,生成模型后关闭DM模块
2.静力学分析
1)双击Modal,进入
2)网格划分
单击流程树中的‘mesh’,在下方出对话框。
设置如下参数,其他默认
(1)relevance58
(2)relevancecentermedium
完成设置后,右键‘mesh’—generatemesh,自动生成网格,如图
3)施加载荷及边界条件
根据十字轴的工作状态,知作用于十字轴轴颈中点的力为58110.24N。
分析过程中,将一对轴颈外圆周面施加固定约束,另一对轴颈外圆周面施加两个等大反向的集中力,大小为58110.24N,方向垂直于轴线。
(1)单击‘staticstructural(A5)’,‘supports’—fixedsupport,选择两个圆柱面后,单击‘aplly’,其他保持默认。
(2)‘loads’—‘force’,选择第三个圆柱面,单击‘aplly’,按如图设置参数
输入值为58110.24N,direction为如图所示方向
(3)同样方法设置另一个力
(4)通过上述设置,得到分析的载荷环境
3)静力学求解
(1)单击‘solution(A6)’,在工具栏中选择‘stress’—equivalentstress’(等效应力)、‘maxinumprincipal’(最大正应力)和maxinumshear(最大剪应力)
(2)右键‘solution(A6)’,单击‘solve’进行求解
求解成功后,单击equivalentstress查看等效应力云图,如图。
可以看出最大的等效应力为176.24Mpa
单击maxinumprincipal’查看最大正应力云图,如图。
可以看出最大的正应力为237.48Mpa(看做弯曲应力参考值)
单击maxinumshear’查看最大切应力云图,如图。
可以看出最大的切应力为90.622Mpa(看做弯曲应力参考值)
结论:
通过以上的静力学分析,在已有的力学环境下,十字轴的应力值均在需用应力范围内,即满足使用要求。
万向节叉静力学分析
1.模型导入与上节相同
2.网格划分
3.施加载荷及边界条件
1)固定约束两个孔的内表面
2)由于万向轴叉受扭,扭矩为1025N.M,所以在法兰盘外圆面施加力矩。
单击‘loads’—moment,选择法兰盘外圆面,输入力矩大小1025000N.mm,其他默认,如图。
3.求解
在求解树里,一次插入,最大正应力、最大切应力、等效应力,进行求解
1)查看最大正应力,最大为39.403Mpa
2)查看最大切应力,最大为20.895Mpa
3)查看等效应力,最大为39.155Mpa
传动轴静力学分析
1.模型导入与上节相同
2)由于传动轴轴叉受扭,扭矩为1025N.M,所以在花键小径施加力矩。
单击‘loads’—moment,选择花键小径表面,输入力矩大小1025000N.mm,其他默认,如图。
1)查看最大正应力,最大为37.465Mpa
2)查看最大切应力,最大为36.841Mpa
3)查看等效应力,最大为63.811Mpa
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