某商用車三軸變速器三維模型建立與靜力學(xué)分析案例1.1三維模型的建立本設(shè)計的三維模型使用三維計軟件CATIA建立。主要對變速器的齒輪、輸入軸和中間軸進行三維建模。1.1.1齒輪和軸的三維建?；贑ATIA對齒輪進行建模。如圖4-1和圖4-2所示為1擋從動齒輪和主動齒輪的建模。圖4-11擋從動齒輪三維建模圖4-21擋主動齒輪三維建模在繪制實心輸入軸時，根據(jù)軸的參數(shù)直接完成建模進行繪制，得到如圖4-3所示輸入軸。圖4-3實心輸入軸三維建模其他軸齒輪參照上述方法進行繪制。1.1.2三軸五檔變速器裝配圖打開CATIA裝配設(shè)計，將各軸和齒輪導(dǎo)入裝配設(shè)計圖中，利用捕捉、智能移動、約束等命令完成對雙離合變速器的裝配，如圖4-4所示。圖4-4三軸五檔變速器的裝配1.1.3三軸五檔變速器工程圖紙的繪制根據(jù)三軸五檔變速器任務(wù)書，本設(shè)計對輸入軸、中間軸、以及三軸五檔變速器裝配圖進行二維工程圖的繪制，本文通過利用CATIA軟件將其三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖，然后進行尺寸和公差標注，具體工程圖紙見附件。1.2基于ANSYS仿真分析結(jié)本節(jié)基于ANSYS軟件對三軸五檔變速器的軸和齒輪進行有限元靜力分析，分析變速器齒輪和軸在靜態(tài)情況下應(yīng)力應(yīng)變分布，驗證其三軸五檔變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合強度要求，從而保證設(shè)計的合理性。本設(shè)計在齒輪和軸等其他部件的材料選擇上均采用滲碳合金鋼20CrMnTi，加工工藝表面淬火。已知材料的彈性模量為2.10×105MPa，泊松比為0.25，抗拉強度≥1100MPa，屈服強度為≥850MPa，材料密度為7800kg/m3。1.2.1一檔從動齒輪靜力學(xué)分析建立分析項目打開WORKBENCH，建立靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，如圖4-5所示。圖4-5建立分析項目添加材料雙擊EngineeringData選項進入材料參數(shù)設(shè)置界面進行材料參數(shù)設(shè)置，添加需要的材料如圖4-6所示。圖4-6添加材料導(dǎo)入模型將CATIA建立的三維模型保存成“STP”，并導(dǎo)入到ANSYS中，如圖4-7所示。圖4-7導(dǎo)入模型網(wǎng)格劃分對齒輪的材料進行設(shè)置后，選擇Outline欄中的Mesh選項，此時會出現(xiàn)網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置列表，插入面網(wǎng)格，網(wǎng)格大小設(shè)置為2mm，劃分后網(wǎng)格如圖4-8所示。圖4-8網(wǎng)格劃分添加約束和載荷對齒輪的孔進行約束，選擇Environment工具欄中的Loads（載荷）→Force（力）命令，在Direction（方向）選項下添加載荷力8000N，其余為默認，如圖4-9所示。圖4-9添加約束和載荷分析結(jié)果添加約束與載荷之后對1擋從動齒輪求解與處理后如圖4-10所示。圖4-10分析結(jié)果如圖4-10所示，最大應(yīng)力為488.97MPa，出現(xiàn)在齒面根部，由材料本身屈服強度為850Mpa，將安全系數(shù)取1.5，所以強度滿足要求。圖4-11變形分析如圖4-11所示，最大變形為0.0022811mm，出現(xiàn)在齒面根部。1.2.2一檔主動齒輪靜力學(xué)分析1擋主動齒輪靜力學(xué)分析的過程和1.2.1中的1擋從動齒輪靜力學(xué)分析的過程相似，其分析結(jié)果如圖4-12所示。圖4-12分析結(jié)果如圖4-12所示，最大應(yīng)力為605.89MPa，出現(xiàn)在齒面根部，由材料本身屈服強度為850Mpa，將安全系數(shù)取1.5，所以強度滿足要求。1.2.3輸入軸靜力學(xué)分析（1）建立分析項目打開WORKBENCH，建立靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，如圖4-13所示。圖4-13建立分析項目（2）添加材料雙擊EngineeringData選項進入材料參數(shù)設(shè)置界面進行材料參數(shù)設(shè)置，添加需要的材料，如圖4-14所示。圖4-14添加材料（3）導(dǎo)入模型將CATIA建立的三維模型保存成“STP”，并導(dǎo)入到ANSYS中，如圖4-15所示。圖4-15導(dǎo)入模型（4）網(wǎng)格劃分對齒輪的材料進行設(shè)置后，選擇Outline欄中的Mesh選項，此時會出現(xiàn)網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置列表，插入面網(wǎng)格，網(wǎng)格大小設(shè)置為2mm，劃分后網(wǎng)格如圖所示。圖4-16網(wǎng)格劃分（5）添加約束和載荷對軸的兩端進行約束，選擇工具欄中載荷中的力命令，在方向選項下選擇分量形式添加載荷扭矩637.81N/m，其余為默認，如圖4-17所示。圖4-17添加約束和載荷（6）分析結(jié)果對整個軸進行靜力學(xué)分析，結(jié)果如圖4-18所示。圖4-18分析結(jié)果根據(jù)圖可知中間軸1在中間位