锥齿轮结构化网格生成方法与参数化建模仿真

针对渐开线锥齿轮建模与数值仿真的复杂性、结构化六面体网格划分困难等问题,提出渐开线锥齿轮建模与网格划分参数化方法,编程搭建锥齿轮建模与网格划分参数化仿真分析专用软件平台。运用C++语言编写参数化主程序,进行图形界面可视化设计,搭建锥齿轮主参数输入模块。通过渐开线数学模型和锥齿轮的主参数精确建立插值点位置坐标,提出锥齿轮齿廓渐开线及三维实体结构的分块化合并六面体网格生成法,实现渐开线锥齿轮精确建模、正确规整高质结构化六面体网格生成和有限元分析全过程的参数化。此平台具有渐开线直齿锥齿轮建模速度快和结构化光滑六面体网格精度高、动力学分析操作快捷方便等优点,为解决锥齿轮的有限元结构化六面体网格划分和动力学分析提供一种参数化建模与仿真平台。     

基于ANSYS APDL语言的零件参数化有限元分析

对于系列化产品,可以借助参数化设计的思想,将参数化设计与有限元分析相结合,实现复杂模型的结构参数调整,自动生成实体模型并完成有限元分析,以优化产品结构,缩短设计周期.有限元分析软件ANSYS提供的参数化设计语言(APDL)用建立智能分析的方法,为零件进行参数化有限元分析提供了有力工具.文章介绍了采用APDL进行参数化有限元分析的实施步骤,并以圆柱弹簧为例,详细阐述了这一过程的实现.结果表明,这种方法可以减少重复工作,提高工作效率.     

基于VS与Python的卧式金属挤压机参数化设计与分析

以VS为平台,结合SolidWorks软件的参数化和Abaqus的命令设计语言Python,通过关键点坐标获得对当前正在操作的有限元模型的相关信息,克服了传统以编号搜索加载边或面的参数化方式的缺陷.实现了对于复杂结构的模型参数化设计和模型结构发生明显变化的有限元参数化设计.同时,消除了重复对有限元软件进行操作的弊端,为灵活优化结构并实现参数化分析提供了便利.以此为基础开发了卧式金属挤压机参数化设计与分析平台,极大地缩短了设计分析周期,实现了卧式金属挤压机结构设计及优化分析的快速化.此外,这一方法对类似的机械构件的参数化设计分析也有一定的参考价值.     

球面渐开线弧齿锥齿轮参数化建模

基于球面渐开线形成原理,推导出了球面渐开线的参数化方程。根据纵向齿形是弧齿锥齿轮的齿面与节锥交线的性质,建立了齿向曲线参数化方程。齿根曲线和齿顶曲线分别是齿根圆弧和齿顶圆弧,由此分别建立了齿根参数化曲线和齿顶参数化曲线方程。齿面和齿根的过渡圆角部分,通过倒角圆方法进行优化处理。针对弧齿锥齿轮轮齿端面特征,给出了精确划分轮齿有限元网格的方法。对某弧齿锥齿轮副,在MATLAB环境下获得了含齿根过渡曲面的精确轮齿有限元模型,为齿轮啮合的应力分析和修形提供了精确的数字模型。     

结构参数对弧齿锥齿轮精锻成形的影响分析

采用三维有限元数值模拟方法,研究了模数、齿数、螺旋角、压力角等主要结构参数对弧齿锥齿轮精锻成形过程的影响.结果表明,在齿轮其他结构参数不变的情况下,成形载荷及齿根等效应力随模数、齿数的增加而增加,而螺旋角和压力角的变化对成形载荷及齿根等效应力的影响较小.模拟结果可为弧齿锥齿轮精密成形工艺和模具设计提供依据.     

螺旋锥齿轮精锻有限元分析与实验研究

对螺旋锥齿轮进行精密锻造工艺有限元分析,分析金属材料的流动规律,获得零件成形过程中的工艺参数,并从3种条件下有限元分析中选取最优化方案。结果表明,铅试件实验从螺旋锥齿轮外形和成形力两方面验证有限元分析的正确性,从而确定螺旋锥齿轮的成形工艺参数和工作环境。     

弧齿锥齿轮冷锻过程的数值模拟研究

弧齿锥齿轮作为重要的传动件,其力学性能要求高.采用有限元软件DEFORM-3D对弧齿锥齿轮冷闭塞锻造过程进行了模拟,获得了弧齿锥齿轮的冷锻应力应变分布规律及成形载荷曲线,并且从理论上对锻件齿面的开裂区域进行了预测.研究结果对提高弧齿锥齿轮冷锻件的成形质量具有重要的指导意义.     

一种激光切割机横梁的优化设计方法

将某型号激光切割机的横梁进行简化,建立横梁结构参数化几何模型,并根据参数化模型建立有限元模型,根据模态分析结果从多个结构参数中选取设计变量,使用有限元分析软件对设计变量进行优化,得到结构参数最优解,此方法可代替传统方法对模型进行反复修改和计算,可提高设计效率。     

锥齿轮精锻成形过程数值模拟及参数分析

以数值模拟等先进方法解决工业生产中的实际问题是金属成形技术的发展方向.文章以锥齿轮零件为例,建立了有限元分析模型,分析了锥齿轮的精锻成形过程,研究了锥齿轮成形过程中的材料变形行为、载荷、应力和应变分布等.就影响成形工艺的模具速度、成形温度和材料含碳量等工艺参数分别进行了模拟分析,为锥齿轮精锻成形工艺研究提供了有效依据.     

基于动态材料模型和正交试验的直锥齿轮优化研究

基于动态材料模型的加工图技术被广泛用于设计和优化材料热加工工艺中。为了提高直齿锥齿轮的综合力学性能,基于Deform软件材料数据库建立了20GrMnTi钢的热加工图。分析了变行温度和应变速率对材料微观组织结构和性能的影响,确定了直齿锥齿轮热精密锻造工艺的参数范围。并以成形载荷、模具磨损为优化目标,选择锻造温度、模具运动速度、连皮厚度和飞边槽高度为优化变量,采用正交试验设计进行有限元数值模拟及其多目标优化分析。结果能为实际生产提供参考。     

从动螺旋伞齿轮摆动辗压三维有限元模拟

从动螺旋伞齿轮的形状复杂,摆动辗压难度大。采用刚粘塑性有限元对从动螺旋伞齿轮摆动辗压工艺进行了模拟,获得了从动螺旋伞齿轮的摆动辗压变形规律和力能曲线。通过对辗压力模拟计算与实验结果的比较,阐释了有限元模拟计算辗压力的有效性和不足。最后指出了对螺旋伞齿轮进行高精度的计算模拟要考虑的问题。     

格里森制摆线齿锥齿轮齿面失配分析与轮齿接触仿真

为了能够对格里森制摆线齿锥齿轮啮合性能进行综合评判,提出集齿面失配分析、齿面接触仿真和齿面加载接触仿真于一体的系统性评价方法。构建刀盘数学模型和刀倾法切齿加工数学模型,获得理论齿面。研究与大轮齿面完全共轭的小轮基准齿面及齿面Ease off拓扑计算方法。在此基础上,基于齿轮啮合数学模型,研究齿面接触分析解析计算方法,构建齿面加载接触分析有限元仿真流程。最后以一对格里森制摆线齿锥齿轮为例进行了齿面失配分析和轮齿接触仿真,算例仿真结果与格里森软件一致,验证了齿面接触仿真算法的正确性,同时也表明采用有限元方法进行齿面加载接触分析在啮合性能评价方面具有较大的直观性。     

基于Matlab和UG的弧齿锥齿轮三维造型技术

弧齿锥齿轮三维几何造型是基于ANSYS进行弧齿锥齿轮应力分析的必要基础。精确的弧齿锥齿轮三维几何模型通常是基于Matlab计算生成的齿面离散数据点建立的。根据弧齿锥齿轮的加工原理,在Matlab中获取弧齿锥齿轮的齿面方程;对齿面进行网格划分,然后使用网格节点的坐标在UG/Open GRIP环境中建立相互独立的分片曲面,对分片曲面进行修补缝合生成实体模型,阵列后建立的弧齿锥齿轮的三维实体模型精确可靠,为基于ANSYS的弧齿锥齿轮有限元静动力分析奠定良好基础。     

螺旋伞齿轮摆动辗压成形三维有限元模拟

螺旋伞齿轮高径比小,适合摆动辗压工艺成形。采用刚粘塑性有限元对螺旋伞齿轮摆动辗压工艺进行了模拟,获得了螺旋伞齿轮的摆动辗压变形规律、金属流动规律和载荷曲线。就螺旋伞齿轮锻件脱模问题,设计出轴承式凹模,当锻件被顶出时,凹模沿齿轮轴线做同步旋转,锻件被旋出凹模。     

工艺参数对直齿圆锥齿轮摆辗凹模应力及凹模失效形式影响

分析齿轮摆辗凹模的失效形式,并且通过改变直齿圆锥齿轮摆辗的工艺参数的有限元模拟,探讨了凹模进给量、摩擦系数和摆头倾角的改变量对凹模应力影响以及对凹模失效形式的影响。这对实际生产中摆辗齿轮工艺参数的选择和优化具有指导意义。     

螺旋锥齿轮摆辗工艺研究

螺旋锥齿轮形状复杂,齿线长而弯曲,不易通过常规方法加工.摆辗作为一种新的塑性成形螺旋锥齿轮的方法,克服了精密模锻成形力过大的困难.基于有限元的方法,本文对螺旋锥齿轮摆辗成形过程进行研究,分析了成形各阶段的变形与载荷特性;针对摆辗最后阶段飞边面积较大、载荷过大的特点,提出了摆辗摆头改进的方法,减少了飞边面积,从而使得成形力减少了1/3;通过铅试件成形验证了摆辗螺旋锥齿轮成形过程,说明了摆辗螺旋锥齿轮是可行的.     

直齿圆锥齿轮摆辗成形有限元分析

以某型轿车差速器行星齿轮为例，对直齿圆锥齿轮摆辗成形过程进行了有限元研究，获得和分析了直齿圆锥齿轮在摆辗成形过程中的应力-应变情况、金属流动规律、摆辗力能曲线等，揭示了直齿圆锥齿轮摆辗变形机理。进行了摆辗工艺试验研究，生产出了高尺寸精度和高表面质量的试样，表明了直齿圆锥齿轮摆辗工艺的合理可行性和有限元分析结果的精确性。     

锥差式液压马达传动弧齿内锥齿轮模态研究

液压锥差传动机构主要用于低速、大转矩、易超载的场合.其中,用作减速的弧齿内锥齿轮外部激振力变化幅度大,有可能在额定转速内发生强烈的共振,致使齿轮过早出现疲劳破坏.基于用APDL语言自主开发的弧齿内锥齿轮建模系统建立了弧齿内锥齿轮的有限元模型,计算了具有不同腹板厚度和腹板孔的5个弧齿内锥齿轮的固有振动特性,归纳了几种基本齿轮低阶振型种类.结果表明:腹板厚度和腹板孔的大小、数量对弧齿内锥齿轮的固有频率、振型和振动应力均有影响.     

Hot forging process design and parameters determination of magnesium alloy AZ31B spur bevel gear

Magnesium alloys have relatively low workability at room temperatures due to hexagonal crystal structure. In general, the forging process of magnesium alloys is considered to be very difficult because of the poor flowability and the sensitivity to the temperature and strain rate. Taken spur bevel gear as an example, the hot forging process of the complicated shape parts of magnesium alloy AZ31B was investigated by means of finite element (FE) simulations combined with experiments. After the two-stage hot forming process (preforming operation without gear shape and finish forging operation) was determined, the influence of various shapes of preform dies on the hot forging process was discussed by the commercial finite element analysis software Marc, and the optimum preform die shape was obtained. According to the numerical simulation results, the hot forging experiments of magnesium alloy AZ31B spur bevel gear were successfully conducted. By comparison between experimental load–stroke curves and the calculated ones, it shows that the calculated results are consistent with the experimental ones.