糧食干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計中齒圈的有限元分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2762糧食干燥器結(jié)構(gòu)設(shè)計中齒圈的有限元分析案例 1315401.1齒圈有限元分析意義 1308541.2齒圈接觸應(yīng)力有限元分析計算 2183841.2.1過程分析 3111051.2.2材料屬性定義 3222241.2.3負載和夾具 3130091.2.4網(wǎng)格劃分 486591.2.5分析結(jié)果 61.1齒圈有限元分析意義有限元分析（FEA，有限元分析）的基本概念，比如說這個分析是用相對比較簡單的問題替換相對復(fù)雜的問題。這個分析解算時會先定義有限元元素，這些有限元元素是由一些小的子域圍城的，之后為剛才定義的元素加一個跟他比較接近的近似解，之后推導(dǎo)出該域的解以滿足條件，所以作為求解問題的常用方法。此解決方案跟精確解決方案對比這個求解只能算時近似求解，因為在實際工作問題中追求比較精確的結(jié)算方案，所以利用有限元，它的優(yōu)點是分析精度高和計算精度高，各種形狀的體它都能分析，所以工程分析常用這種方法。連續(xù)域是有限元素的集合，在百年之前有限元的概念就有了。舉個例子，就是一個圓的周長得先通過一個圓來找，這個圓就得用一個多邊形來值線元素來實現(xiàn)，通過查資料現(xiàn)在有一個新方法。有限元法最初被稱為矩陣逼近法，他的計算在機械行業(yè)已經(jīng)在應(yīng)用了。由于它的使用比較方便和計算比較準確，這個東西吸引了力學(xué)方面的專家的重視。經(jīng)過數(shù)十年的努力，加上計算機行業(yè)的發(fā)展過快，有限元分析方法，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用各種行業(yè)。本次有限元分析主要針對齒圈進行分析，它相對于一些傳統(tǒng)的計算，不需要先算接觸強度和疲勞強度比較校核，他是以henz為理論把一些基礎(chǔ)進行簡化然后分析計算，在solidwork中使用有限元方法解算出齒圈強度。表1.1齒圈模型信息模型名稱:大齒圈當前配置:默認實體文檔名稱和參考視為容積屬性文檔路徑/修改日期凸臺-拉伸1實體質(zhì)量:17.2953kg體積:0.00219206m^3密度:7,890kg/m^3重量:169.494N1.2齒圈接觸應(yīng)力有限元分析計算1.2.1過程分析為了求解方便，為了方便解決問題，保證求解結(jié)果的準確性和合理性，本文對旋轉(zhuǎn)齒圈齒廓彎曲強度的求解模型作了如下假設(shè)或限制：：（1）為了提高嚙合質(zhì)量和模型的計算精度，對齒圈模型進行了簡化。雖然齒圈的結(jié)構(gòu)是圓對稱的，但在驅(qū)動時，旋轉(zhuǎn)齒圈齒廓的彎曲強度降低，所以得忽略沒影響小的結(jié)構(gòu)。（2）齒圈材料具有延性和線彈性，其線性關(guān)系是應(yīng)力和應(yīng)變應(yīng)力。在分析過程之中，不考慮溫度變化和齒間摩擦對彎曲應(yīng)力的影響，假定接觸線之上齒間力的分布是均勻的1.2.2材料屬性定義線性靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析包括，靜態(tài)彎曲應(yīng)力。在模型的初始狀態(tài)下，線性彈性模型響應(yīng)根據(jù)材料類型來確定。通過這些定義為同性，之后在軟件中敲入彈性模量，密度和泊松比。材料屬性在下圖已經(jīng)確定。表1.2材質(zhì)屬性模型參考屬性零部件名稱:45模型類型:線性彈性同向性默認失敗準則:未知屈服強度:2.55e+08N/m^2張力強度:6e+08N/m^2彈性模量:2.09e+11N/m^2泊松比:0.269質(zhì)量密度:7,890kg/m^3抗剪模量:8.23e+10N/m^2熱擴張系數(shù):1.2e-05/KelvinSolidBody1(凸臺-拉伸1)(大齒輪)曲線數(shù)據(jù):N/A1.2.3負載和夾具對齒圈進行靜力學(xué)分析時，齒圈與齒面固定，這樣齒圈就不會在X、y、z方向產(chǎn)生位移。當載荷作用于齒圈端面法向力時，可分解為端面的周向力和徑向力。施加載荷時，應(yīng)將載荷施加在整個齒面上，更符合齒圈嚙合的實際工作狀態(tài)。表1.3負載和夾具夾具名稱夾具圖像夾具細節(jié)固定-1實體:1面類型:固定幾何體合力零部件XYZ合力反作用力(N)-355.3560.0143782-180.714398.667反力矩(N.m)0000表1.4負載力載荷名稱加載圖像負載細節(jié)力-1實體:2面類型:應(yīng)用法向力1.2.4網(wǎng)格劃分思考到齒圈的尺寸比較大，用來驅(qū)動的齒輪尺寸較小，對比于齒圈來說嚙合時接觸結(jié)構(gòu)比較小，能夠讓大齒圈的總體結(jié)構(gòu)變形也小些，因為要提高計算效率，所以要將模型簡化成一對齒圈的嚙合的工作型式。在網(wǎng)格劃分的時候，查閱資料回轉(zhuǎn)齒圈多數(shù)采用多域掃略法。表1.5網(wǎng)格信息網(wǎng)格類型實體網(wǎng)格所用網(wǎng)格器:標準網(wǎng)格自動過渡:關(guān)閉包括網(wǎng)格自動環(huán):關(guān)閉雅可比點4點單元大小6.49636mm公差0.324818mm網(wǎng)格品質(zhì)圖解高表1.6網(wǎng)格信息-細節(jié)節(jié)點總數(shù)111618單元總數(shù)68183最大高寬比例9.2218單元(%),其高寬比例<397.5單元(%),其高寬比例>100扭曲單元（雅可比）的%0完成網(wǎng)格的時間(時;分;秒):00:00:05計算機名:續(xù)表1.61.2.5分析結(jié)果（1）靜力分析圖表1.6算例結(jié)果名稱類型最小最大應(yīng)力1VON:vonMises應(yīng)力1.484e-11N/m^2節(jié):777308.898e+05N/m^2節(jié):96097大齒輪-靜應(yīng)力分析1-應(yīng)力-應(yīng)力1續(xù)表1.6名稱類型最小最大位移1URES:合位移0.000e+00mm節(jié):11.050e-04mm節(jié):2125大齒輪-靜應(yīng)力分析1-位移-位移1續(xù)表1.6名稱