第３ｌ卷第５期基于鲥ｉｄＷ唧ｋｓ的齿轮精确建模与应力分析
文章缩号：Ｉ∞４—２铅９ｆ∞沂Ｊ街一００岱一ａ２
基于ｓｏｌｉｄｗｏｒｌｃｓ的齿轮精确建模与应力分析
（陕西科技大学机电工程学院，陕西成阳７１２０８１）曹西京程伟超郭炎伟
摘要渐开线齿轮的三维实体造型是一个技术难题，如何精确地绘制出齿轮的渐开线是建模的关键。本文介绍了在Ｓ０１ｉｄｗｄ∞环境中几种齿轮精确建模的方法，以及如何利用ｓｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中嵌入的ｃ０ＳＭ（）ｓｘｐ—ｓ插件，对齿轮进行应力分析。
关键词齿轮三堆建模ｓｏｌｉｄｗｏｒｌｃｓＣ０ｓＭＯｓＸＰⅫ应力分析
引言
鲥ｉｄＷ０ｌ｛（８作为一种主流的三维设计软件，操作简
便，功能强大，在参数化特征造型、曲面造型和机械装
配功能方面尤为突出。而Ｓ０１ｉｄｗｏｄ口本身没有齿轮设
计模块，由于它的草图功能有限，要直接绘制渐开线并
生成较为精确的渐开线齿轮三维模型就很困难。
ｃｏｓＭ０ｓｘｐｒｅ∞是ｓｏｂｄｗ胡【ｓ中提供的用于零件应力有
限元分析的高效工具。作为ＳＲＡｃ（ｓ帅ｃｔｕｌａｌＲｅｓｅａｒｃｈ
＆ＡｒＩａｌｙｓｉｓ
ｃｏｒｐｏ吼ｉ∞）公司产品ｃＯｓＭＯｓｗｏｒｋ８产品的
一部分，与Ｓ０ｂｄｗ池无缝集成。使用ＣＯｓＭＯＳｘｐｒ≈∞
可以在三维设计环境中直接对零件进行应力分布检
查，以找出设计的缺陷和薄弱环节，提高设计质量及零
件的可靠性。
ｌ精确建模‘“
１．２ｌ，１利用ＣＡｘＡ生成渐开线齿轮草图
ｃＡｘＡ电子图板是国内常用的二维ｃＡＤ软件，带
有齿轮绘制模块，而ＡｕｔｏｃＡＤ却没有该功能。下面介
绍以ｃ＾ｘＡ辅助生成齿轮渐开线，然后在ｓｏｌｉｄｗｏｒＩ蹬
中进行齿轮建模的方法。
首先，打开ＣＡｘＡ，点击勰，进入齿轮参数对话
框（图１），输入所需的参数后，生成齿形图（图２），保存
为．ｄｗｇ或．ｄ矗格式。然后打开ｓｏｌｊｄｗｏｒｋｓ，通过文件
选项直接打开刚才保存的．“ｇ或，ｄ矗文件，在第二个
对话框中选择“以草图输入到新的零件”，最后生成齿
轮草图（图３），接着拉深，拉伸长度即齿宽，完成建模。
１．２利用ＡｕｔｏｃＡＤ生成渐开线齿轮草图
利用ＡｕｔｏｃＡＤ自带的Ａｕｔｏｌｂｐ开发工具，编制一
个生成渐开线曲线的程序，接着加载、运行，即可生成
渐开线齿轮二维图形，保存为．ｄ帐或．ｄｄ格式。在
驯ｌｄｗｏｆｋｓ中采用和导入ｃＡ）认草图一样的导人方
式，生成齿轮草图，拉伸生成模型。图１齿轮参数对话框
图２在ｃＡｘ＾中生成的
渐开线齿轮草图
图３导人到ｓ洲ｗｍｂ图４利用编程工具在伽ｄｗ幽后，生成的齿轮草图中生成的单个齿草图
利用编程法生成渐开线齿轮草图
渐开线直坐标参数方程为
互＝ｍ（ｃ０可＋ｊｓｉ町）
ｙ；瞄（ｓｉＩ“＋，ｏｏ酊）
利用Ⅶ或者ｃ＋＋编制一个生成渐开线曲线的
程序，计算出渐开线上多个点的坐标，注意，点太少，影
响渐开线的精度。保存为．戗ｔ格式。打开Ｓ０ｂｄｗｏｒｋｓ，
利用“插入”下拉菜单中的“曲线”级联菜单中的“通过
参考点的曲线”选项，在弹出的对话框中单击“浏览”按
钮，打开刚才保存的渐开线文件，生成渐开线，此时生
成的是单个齿的齿形（图４），圆周阵列即可得到全部
齿廓曲线。接着拉伸草图即可得到所要的齿轮。
相比较之下，利用ＣＡｘＡ来生成齿轮草图，最为便
捷，又可保证精度。我们不但可以生成圆柱直齿轮，还
可以利用Ｓｏｌｉｄｗｏｄ口的“敷样”、“扫描”功能来生成圆
柱斜齿轮和圆锥直齿轮。
２应力分析幢’３ｊ
齿轮实体模型创建完成后，可以进行应力、应变分 万方数据
机械传动２０町年
析。作为集成在ＳＯＩｉｄｗ呱ｂ中的一个插件，ｃｏｓＭＯｓｘ．ｐｒ％使用界面完全符合ｓ０１ｉｄｗｏｒｋｓ风格，具有简单、快捷特点。ｃｏｓＭＯＳＸｐⅫ采用“向导”（Ｗｉｚａｒｄ）方式引导操作者完成有限元分析的参数设定。５步即可完成：①定义零件材料，②施加约束，③施加载荷，④分析计算，⑤结果输出。
以下就以计算齿根应力为例来说明ｃ０ＳＭ０ｓＸ．嗍８的应用。
首先，利用ｓ０１ｉｄｗｏ岫完成渐开线齿轮的精确建模（５），选择ｃｏｓＭｏｓｘｐｒｅｓｓ选项或点击弼，按照对话框提示依次设定所需参数。
２．１定义零件材料
零件的反映取决于其构成材料。我们可以从ｃｏｓＭｏｓｘｐＩｅ８ｓ随带的材料库中挑选材料或手动输入材料属性，我们此处取铸造碳钢，软件给出材料的物理属性（图６）。
物理属性０町▲
ｌ弹性模量２０００００Ｎ／，．
１普阿松比率０．３２
１抗剪模量，６０００Ｎ恤一
Ｉ热扩张系数１．２｝００５
Ｉ｛！ｆｆ度０００７８９，皿。
Ｉ热导宰３吲ｍｋ
ｆ特定热５００Ｊ，ｋｇｋ
Ｉ张力强度
４８２．５４９Ｎ，一
Ｉ屈服力２４８．１６删…
图５齿轮实体圈６材料物理属性２．２施加约束
定义图５中齿轮键槽面为约束面。
２．３施加载荷
定义图５中一个齿面为载荷面（齿轮啮合为线接触，可以预先在齿面上靠近节线处绘制一个很窄的面来代替线），载荷类型为压力，压力大小为１０００Ｎ／ｒｍ铲。２．４分析计算
分析结果如图７所示，图形的颜色变化反映了齿轮内部应力的分布情况，右方的颜色滑杆所对应的应力数值以及颜色分布与左图中的颜色对应。图形的扭曲反映了应力作用下的齿轮应变。
２．５结果输出
我们可以通过“结果”标签显示齿轮分析结果。第一个分析结果是安全系数（Ｆｏｓ），该系数是材料的屈服强度与实际应力的对比值。我们还可以通过“应力分析”和“变形形状”来查看ＣｏｓＭｏｓｘｐｒｅｓｓ分析结果。其中“应力分析”、“位移分布”和“变形形状”三种类型的结果可以显示动画并可以保存成“＊．ＡⅥ”文件。分析结果现实，该齿轮在安全系数、应力、应变等方面符合标准。３进行应力分析应注意的问题
３．１建模问题
有限元方法是将零件实体分解成一定数量的单元要素，再对每一个单元进行力学方面的计算，最后求出总体的应力分布情况。软件将对零件进行网格划分，如果零件过于复杂，将影响运算速度和精度，因此我们在进行应力分析前去掉那些不受力的部分。另外零件尺寸不能过小。如果超出软件所设定的最小尺寸界限，软件将无法求解或者出现运算时间过长等问题。３．２载荷问题
ｃＯｓＭｏｓｘｐｒｅ％软
件提供两种载荷方式：
力和压力。载荷一定要
施加到面上，不能施加
在点或棱线上。当力的
方向为特殊方向时，应
预先建立一个基准面，
图７齿轮应力分布
然后使作用力与该面垂
直。如果载荷以转矩的形式出现，可以在适当的位置创建两个或多个凸台，将转矩换算成作用力后施加到凸台上，等于变相的将转矩施加到零件上。
４结论
（１）本文对在鲥ｉｄＷｏ如环境下，如何精确建模做了介绍。利用ＡｕｔｏＣＡＤ或者编程工具，都要用到曲线公式，因此利用ｃＡ）（Ａ的绘制齿轮工具则显得更加便捷准确。
（２）齿轮的应力和变形分析是进行齿轮研究必不可少的内容。利用ｃｏｓＭ０ｓｘｐｒｅ∞插件，不需要其他大型有限元软件就可以对齿轮进行分析．节省了时问和费用。
参考文献
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造，２００６，（４）
２董红涛，李永奎，葛胜夫等．基于ｃｏｓＭ０ｓｘ岬的机械零件静态应力
分析沈阳农业大学学报，２００６一∞．３７ｆ１）
３胡仁喜，郭军，王仁广等．ｓｏｕｄｗｏｄ删中文版机械设计高级应用教程．北京：机械工业出版社．２０晒
收稿日期：ａ∞６１１１３
作者简介：曹西京（１９５３一），男，陕西户县人，教授
万方数据
基于SolidWorks的齿轮精确建模与应力分析
作者：曹西京， 程伟超， 郭炎伟
作者单位：陕西科技大学,机电工程学院,陕西,咸阳,712081
刊名：
机械传动
英文刊名：JOURNAL OF MECHANICAL TRANSMISSION
年，卷(期)：2007,31(5)
被引用次数：5次
参考文献(3条)
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本文读者也读过(7条)
1.张湘.郭坤州.夏宏玉.徐小军.ZHANG Xiang.GUO Kunzhou.XIA Hongyu.XU Xiaojun基于SolidWorks的渐开线齿轮建模方法研究[期刊论文]-现代机械2008(4)
2.刘小斌基于COSMOSXpress的应力分析[期刊论文]-兰州工业高等专科学校学报2004,11(2)
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引证文献(5条)
1.卜秋祥.徐爱莉基于Simulation的斜齿圆柱齿轮齿根应力分析[期刊论文]-石油矿场机械 2011(2)
2.张洪生.杨广.田芳勇基于Workbench的1300HP型泥浆泵人字型齿轮研究[期刊论文]-科学技术与工程 2009(3)
3.韩斌慧渐开线内花键传动轴实体造型[期刊论文]-机械与电子 2009(1)
4.白新理.周生通.李涛峰.王清云基于Visual Fortran和AutoCAD的计算机辅助设计研究[期刊论文]-机械传动2009(4)
5.刘善林.吕兴夏基于COSMOSWorks的直齿圆柱齿轮齿根应力分析[期刊论文]-机械工程师 2008(9)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/1510600105.html,/Periodical_jxcd200705021.aspx
S O L I D W O R K 精确的绘制齿轮的方法 有有许许多多人人还还不不知知道道怎怎么么运运用用S S O O L L I I D D W W O O R R K K 去去绘绘制制比比较较逼逼真真的的齿齿轮轮。。其其实实S S W W 绘绘齿齿轮轮是是比比较较简简单单的的了了。。在在机机械械制制图图中中我我们们都都学学过过怎怎么么用用手手工工去去绘绘制制齿齿轮轮的的方方法法，，在在S S W W 软软件件里里也也是是一一样样的的运运用用；；也也许许多多人人都都已已忘忘掉掉手手工工是是怎怎么么绘绘制制齿齿轮轮的的了了，，没没有有关关系系了了现现在在我我带带大大家家回回顾顾一一次次吧吧！！ 第一步：要是设计齿轮的话必须掌握齿轮的相关知识（查看相关书籍），下面是齿轮的一些常数关系式：
说明的就是：COSθ,这里的θ就是压力角、我国规定的标准确性压力角θ=20o。 第二步：根据公式就可以自己设计齿轮了，我们假设：模数m =1.5、齿数Z =40、COSθ =0.94、那么分度圆的直径D =60、齿顶圆的直径Da =63、齿根圆的直径Df =56.25、 基圆的直径J =56.4、在SW中绘草图如下：
图中说明一下：这图中的基圆?56.4和齿根圆?56.25尺寸比较接近,在图中不易看出、请放大就能看清楚，为了区分基圆为构造线及虑线： 左图绘法如下：（1）连接OA并取中心点O1为圆心，O1A为半径作弧交于基圆于 B点。
（2）以B 点为圆心，BA为半径作弧，在顶圆与基圆之间得到CD 弧。即为所求齿形的一部分； （3）在基圆与根圆之间，没有什么要求、只要作径向线就可以了；并以r=0.2m (m为模数)的小圆弧与根圆光滑相连即可得到半边齿形。 注意点：做到这一步时，大家有没有发现到r=0.2m不能被执行，我们要在这里用剪切命令把基圆剪掉还要把根圆也要剪掉一部分；这时我们以然不能圆弧，我们只有不作基圆与根圆的径向（如果作了再把它删除掉）。直接弧CD与根圆作r=0.2m的圆角就可以了。大家知道为什么会出现这种现象呢！这里面可有很深的机械专业知识在里面哦！！大家只要深入的研究下去就会发现模数m、齿数Z、基圆J以及根圆的关系。设计可不是乱来的哦！！！要是不想自己研究一下，那就在网上找问答吧！ （4）画好了齿形的 一半，另一半用镜像命 令可以了；先要作好齿 距的弧线360o/40等 于9o再取弧度的四分 之一就是另一半弧了 （见左图），再把一些不要的线全删掉。
solidworks 受力分析教程 作者：JingleLi ()本教程通过承载花盆分析花架受力情况，如下图。 1.在插件工具栏选择Simulation 加载插件 匸吿乂忡臼殊宕1视荃I*刘人训二具11；E□.閉輕呵L J y 谕0% 少迪? t S CkcurlVVQik? Ph°怖View kanlo^O SOUDV^ORKS SCi>*VC^K5 50UDWOA.C SOLO^OR*S lo-Anaiysl 3Cfl MotiOR flouting TcofcDM
5.应用材料：选择零件（可批量选择），然后点击选择适合的应用材料，也可以通过在组装 体或者零件中的材质选择材料。将所有零件材料配置完成进行下一步。
6. 夹具顾问：夹具顾问下有二级菜单，可按照实际设计选择夹具，本例子是花架，点击“夹 具顾问”在右栏添加夹具，或者直接点击固定几何体操作。按照提示添加固定面， 固定的面 会显示绿色固定钉。 7. 外部载荷顾问：外部载荷顾问也有二级菜单，根据受力情况选择，花架承受花盆的重力, 选择引力选项， 进入后选择基准面和受力方向。 拯 SOL/D^WKS 梵4p= 朱就袒专时世上血 丄帥 ￡lni.：iti 师 坯一(W) 牛討1鬥 才 ? 宾貧架?\s F < 1 E S3 4JS 1C20 PC 庁儿 AJ9 1035 詔聞 AJ5i io*5 C3，二 杏串jUM ；外垃 ?^-=芒 '3( -I^J 3)■亠 AISl 旳 3口 3t￡才书工抵卡勺 cpCJ jEffJ?m-Jr m *■ I > Jr>j JtflJI.Oflm? m* 1?:, *氐ffi?飙5加九『沁)± 卜證卑铳性吟13 ?證舷克也和 f 趾亏可戌性常U 351 痒 Q74隐 153； A151347驭押涵|⑥ AI5HL3Q Ji>. '^~r\ 365； AI9
管道支吊架受力分析总结 管道安装在机电安装工程中占较大的比重，而管道支吊架的制安在管道安装中扮演着主要的角色，它直接关系到管道的承重流向及观感。有些支吊架不但影响观感，更存在着安全隐患，为了消除管道支吊架存在的各种隐患，使管道支吊架制安达到较高水平，有必要对管道支吊架进行荷载受力分析，确保支吊架荷载在安全范围以内。 选取宝鸡国金中心-购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析： 系统：压力排水 材质：镀锌钢管 管径：DN100 管道数量：两根 两支架间距：6米 一、管道重量由三部分组成：按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算（管架间距管重均未计入阀门重量，当管架中有阀门时，在阀门段应采取加强措施）。 1、管道自重： 由管道重量表可查得，镀锌钢管 DN100：21.64Kg/m ，支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为： f1=21.64*6kg=129.84kg*10=1298.4N 2.管道中水重 f2=πr2ρ介质l=3.14*0.1062*1000*6kg=211.688kg=2116.88N 3、管道重量 f=f1+f2+(f1+f2)*10%=3756.81N 4、受力分析 根据支架详图，考虑制造、安装等因素，系数按1.35考虑，每个支架受力为： F=3756.81*1.35/2=2535.85N 假设选取50*5等边角钢（材质为Q235）做受力分析试验 分析过程： 1、支架建立 1）在REVIT导出要进行分析的支架剖面，然后打开solidworks软件,打开保存好的CAD支架剖面图；
2）通过草图绘制工具绘制支架轮廓； 3）通过插入-焊件-结构构件选择50*5等边角钢，并在绘制好的轮廓图上依次描图（如果没有需要的型钢号，可以下载国标型钢库放在solidworks指定的文件夹）； 绘制型钢轮廓型钢的选择支架建立 4）赋材质：对支架模型赋予普通碳钢材质； 2、支架加载 1）定义受力面：对横担的水管投影区域进行分割，便于为下一步载荷选择指定面（我们等效管道的作用力集中在水平中心截面）； 2）边界条件、载荷的定义:对支架的上端进行固定，保证在力的加载过程中不晃动，对支架进行加载，力的大小为2535.85N; 定义受力面力的加载 3、受力分析 从图中可以看出屈服力大小为220.594MPa，而最大应力只有164.125MPa，最大应力小于屈服力的大小，型钢处于弹性应力应变阶段。 1）应力、应变关系如下： 绘制成应力应变曲线图如下： 从图中可以看出，应力/应变曲率变化不明显，处于弹性应力应变行为阶段，各部位均没有发生屈服现象。 由相关资料可查得50*5等边角钢的抗拉强度σb=423MPa，抗剪强度σr=σb*0.8=338.4MPa，型钢吊杆拉伸强度小于它的抗拉强度，型钢横担小于它的抗剪强度，所以50*5等边角钢可以满足使用要求。 2）危险部位应力分析 图中的蓝色区域为支架应力最大的地方，也即该处最容易发生变形与开裂，在设计中应对有较大变形的地方，解决办法有两个：1、加固，可以通过增加肋板来加固，在型钢焊接的地方更应该满焊以此增大接触面，从而减小开裂的可能；2、通过选择更大规格的型钢来试验，直到满足设计要求为止。 通过上述例子，如果我们选择40*4的等边角钢来试验，通过计算和分析校核，发现可以满足使用要求，从而更加节省了型钢的用量。 以上分析只考虑了垂直方向的载荷，实际上对于有压管道，同时存在水平方向的受力，所以我们分开单独分析一下。 二、支架水平方向受力
solidworks受力分析教程 作者：JingleLi（）本教程通过承载花盆分析花架受力情况，如下图。 1.在插件工具栏选择Simulation加载插件 2. Simulation加载完成后选择工具栏，点击新算例 3.选择静应力分析，可以更改静应力分析的名称
4.依照工具栏的顺序，按提示操作一步一步进行。 5.应用材料：选择零件（可批量选择），然后点击选择适合的应用材料，也可以通过在组装体或者零件中的材质选择材料。将所有零件材料配置完成进行下一步。
6.夹具顾问：夹具顾问下有二级菜单，可按照实际设计选择夹具，本例子是花架，点击“夹具顾问”在右栏添加夹具，或者直接点击固定几何体操作。按照提示添加固定面，固定的面会显示绿色固定钉。 7.外部载荷顾问：外部载荷顾问也有二级菜单，根据受力情况选择，花架承受花盆的重力，选择引力选项，进入后选择基准面和受力方向。
8.连接顾问：连接顾问同样有二级菜单，点击“连接顾问”安排说明步骤选择结合-焊接、粘合剂，如果在组装体中各个面配合好，可以不用设置此项。 9.本例子无壳体，所以以上设置完后点击“运行此算例”直接进行计算。计算完查看结果。 10.结果查看与分析：分析完后看到架子受力变形很厉害，软件自动将变形形状放大很多倍数，便于查看变形结果。
但实际变形量需要设置才能看清楚，双击左边结果中的“应力”，设置变形为真实比例或自定义变形比例，选择适当单位，图标选项中选择浮点查看，以方便查看数据。 颜色的变化对应右边彩图可以知道受力大小，从此结果分析可以评估架子承受大小，易受力变形的点，和变形后的形状等。
1、利用SolidWorks自带插件 “Toolbox”生成齿轮 对于出图与用于运动模拟的用户,可以用简化的“渐开线”齿轮代替,这样不但可以大大简化建模的时间,而且可以充分利用现有的计算机资源。在SolidWorks 的Toolbox插件中就有齿轮模块,下面就具体介绍一下这种方法。 (1)首先在插件中打开Toolbox插件,如图1所示。点击“确定”就可以在右边的“任务窗格”设计库中找到“Toolbox”了,如图2所示。 (2)目前虽然在“GB”中还没有齿轮,但就是可以用其她标准中的齿轮代替。下面就以“AnsiMetric”标准为例,介绍Toolbox中调用齿轮的方法。 在Toolbox的目录中通过“AnsiMetric”→“动力传动”→“齿轮”,在这里系统已经给出了常用的齿轮形式, 我们需要哪种形式的齿轮就可以生成哪种,如圆
柱直齿轮,这里翻译成了“正齿轮”。具体参数设置,如图3所示。 (3)通过一系列的设置,我们就可以得到想要的齿轮了,如果还达不到自己的要求,就可以在现有的齿轮基础上进行修改。如要孔板形式的齿轮,就可以用一个“旋转切除”命令与一个“拉伸切除”命令完成。具体操作如图4所示。接着再添加几个孔,如图5所示。
(4)这样这个齿轮就差不多完成了,如果用户齿轮有其她的形式,当然可以自己再做进一步的修改。修改完以后就可以保存了。注意这里建议用“另存为”,因为直接点击保存,系统会自动保存到Toolbox配置的路径中去,那就会添加不必要的麻烦。当然如果就想保存到Toolbox的配置路径,那么就直接保存即可。Toolbox的配置路径更改有很多方法,如可以在“选项”→“异型孔向导/Toolbox”→“配置”,也可以在菜单中找到,还可以在“设计窗格”→“设计库”→“预览
第３ｌ卷第５期基于鲥ｉｄＷ唧ｋｓ的齿轮精确建模与应力分析 文章缩号：Ｉ∞４—２铅９ｆ∞沂Ｊ街一００岱一ａ２ 基于ｓｏｌｉｄｗｏｒｌｃｓ的齿轮精确建模与应力分析 （陕西科技大学机电工程学院，陕西成阳７１２０８１）曹西京程伟超郭炎伟 摘要渐开线齿轮的三维实体造型是一个技术难题，如何精确地绘制出齿轮的渐开线是建模的关键。本文介绍了在Ｓ０１ｉｄｗｄ∞环境中几种齿轮精确建模的方法，以及如何利用ｓｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中嵌入的ｃ０ＳＭ（）ｓｘｐ—ｓ插件，对齿轮进行应力分析。 关键词齿轮三堆建模ｓｏｌｉｄｗｏｒｌｃｓＣ０ｓＭＯｓＸＰⅫ应力分析 引言 鲥ｉｄＷ０ｌ｛（８作为一种主流的三维设计软件，操作简 便，功能强大，在参数化特征造型、曲面造型和机械装 配功能方面尤为突出。而Ｓ０１ｉｄｗｏｄ口本身没有齿轮设 计模块，由于它的草图功能有限，要直接绘制渐开线并 生成较为精确的渐开线齿轮三维模型就很困难。 ｃｏｓＭ０ｓｘｐｒｅ∞是ｓｏｂｄｗ胡【ｓ中提供的用于零件应力有 限元分析的高效工具。作为ＳＲＡｃ（ｓ帅ｃｔｕｌａｌＲｅｓｅａｒｃｈ ＆ＡｒＩａｌｙｓｉｓ ｃｏｒｐｏ吼ｉ∞）公司产品ｃＯｓＭＯｓｗｏｒｋ８产品的 一部分，与Ｓ０ｂｄｗ池无缝集成。使用ＣＯｓＭＯＳｘｐｒ≈∞ 可以在三维设计环境中直接对零件进行应力分布检 查，以找出设计的缺陷和薄弱环节，提高设计质量及零 件的可靠性。 ｌ精确建模‘“ １．２ｌ，１利用ＣＡｘＡ生成渐开线齿轮草图 ｃＡｘＡ电子图板是国内常用的二维ｃＡＤ软件，带 有齿轮绘制模块，而ＡｕｔｏｃＡＤ却没有该功能。下面介 绍以ｃ＾ｘＡ辅助生成齿轮渐开线，然后在ｓｏｌｉｄｗｏｒＩ蹬 中进行齿轮建模的方法。 首先，打开ＣＡｘＡ，点击勰，进入齿轮参数对话 框（图１），输入所需的参数后，生成齿形图（图２），保存 为．ｄｗｇ或．ｄ矗格式。然后打开ｓｏｌｊｄｗｏｒｋｓ，通过文件 选项直接打开刚才保存的．“ｇ或，ｄ矗文件，在第二个 对话框中选择“以草图输入到新的零件”，最后生成齿 轮草图（图３），接着拉深，拉伸长度即齿宽，完成建模。 １．２利用ＡｕｔｏｃＡＤ生成渐开线齿轮草图 利用ＡｕｔｏｃＡＤ自带的Ａｕｔｏｌｂｐ开发工具，编制一 个生成渐开线曲线的程序，接着加载、运行，即可生成 渐开线齿轮二维图形，保存为．ｄ帐或．ｄｄ格式。在 驯ｌｄｗｏｆｋｓ中采用和导入ｃＡ）认草图一样的导人方 式，生成齿轮草图，拉伸生成模型。图１齿轮参数对话框 图２在ｃＡｘ＾中生成的 渐开线齿轮草图 图３导人到ｓ洲ｗｍｂ图４利用编程工具在伽ｄｗ幽后，生成的齿轮草图中生成的单个齿草图 利用编程法生成渐开线齿轮草图 渐开线直坐标参数方程为 互＝ｍ（ｃ０可＋ｊｓｉ町） ｙ；瞄（ｓｉＩ“＋，ｏｏ酊） 利用Ⅶ或者ｃ＋＋编制一个生成渐开线曲线的 程序，计算出渐开线上多个点的坐标，注意，点太少，影 响渐开线的精度。保存为．戗ｔ格式。打开Ｓ０ｂｄｗｏｒｋｓ， 利用“插入”下拉菜单中的“曲线”级联菜单中的“通过 参考点的曲线”选项，在弹出的对话框中单击“浏览”按 钮，打开刚才保存的渐开线文件，生成渐开线，此时生 成的是单个齿的齿形（图４），圆周阵列即可得到全部 齿廓曲线。接着拉伸草图即可得到所要的齿轮。 相比较之下，利用ＣＡｘＡ来生成齿轮草图，最为便 捷，又可保证精度。我们不但可以生成圆柱直齿轮，还 可以利用Ｓｏｌｉｄｗｏｄ口的“敷样”、“扫描”功能来生成圆 柱斜齿轮和圆锥直齿轮。 ２应力分析幢’３ｊ 齿轮实体模型创建完成后，可以进行应力、应变分 万方数据
现在中国使用SolidWorks软件的用户越来越多，对于一些初学者，在齿轮的绘制过程中会遇到很多问题。本文笔者就是针对这一主题而写，希望对那些还处于齿轮建模迷惑中的读者有一些抛砖引玉的作用，提高设计者的软件使用水平，开拓一条新的设计思路。阅读本文前，读者朋友应当先完成SolidWorks基本模块的学习，或者是有一定的软件使用经历和基础。 一、明确设计目的 齿轮在机械传动设计中是重要的传动零件，它有很多其他传动机构无法比拟的优点，如传动效率高(一般在0.9以上)，传动平稳(斜齿轮尤为突出)，传动力矩大，准确的瞬时传动比，寿命长，而且可以改变传动方向等，这些优点决定了齿轮在动力传动和运动传动中占有不可动摇的地位。一般齿轮的齿廓都是渐开线，那么如何在SolidWorks中绘制渐开线呢?在开篇之前先请读者思考一个问题：为什么要绘制精确的“渐开线”齿轮呢?是为了做运动模拟?出2D 的工程图?到C N C里进行加工?还是作为CAE的分析模型呢? 当然，如果我们的目的不同，那么我们的齿轮就有不同的绘制方法。请看下面的详细讲解。 二、简化齿轮的绘制 1.利用SolidWorks自带插件 “Toolbox”生成齿轮 对于出图和用于运动模拟的用户，可以用简化的“渐开线”齿轮代替，这样不但可以大大简化建模的时间，而且可以充分利用现有的计算机资源。在SolidWorks的Toolbox插件中就有齿轮模块，下面就具体介绍一下这种方法。 (1)首先在插件中打开Toolbox插件，如图1所示。点击“确定”就可以在右边的“任务窗格”设计库中找到“Toolbox”了，如图2所示。
(2 )目前虽然在“GB”中还没有齿轮，但是可以用其他标准中的齿轮代替。下面就以“AnsiMetric”标准为例，介绍Toolbox中调用齿轮的方法。 在Toolbox的目录中通过“AnsiMetric”→“动力传动”→“齿轮”，在这里系统已经给出了常用的齿轮形式，我们需要哪种形式的齿轮就可以生成哪种，如圆柱直齿轮，这里翻译成了“正齿轮”。具体参数设置，如图3所示。 (3)通过一系列的设置，我们就可以得到想要的齿轮了，如果还达不到自己的要求，就可以在现有的齿轮基础上进行修改。如要孔板形式的齿轮，就可以用一个“旋转切除”命令和一个“拉伸切除”命令完成。具体操作如图4所示。接着再添加几个孔，如图5所示。
1、首先新建一个零件。选择拉伸凸台/基体选项卡，选择前视基准面，绘制直径490的齿顶 圆。退出草图，点击两侧对称拉伸，输入拉伸厚度为140mm.如图1 图1 2、点击草图选项卡，选择第一步拉伸实体的任意平面，绘制直径470mm的齿根圆，和直径449.50mm的分度圆，并将分度圆变为构造线。点击齿顶圆，再点击草图选项卡下的转换实体引用(如图2)。再点击齿顶圆，变为构造线(如图3)。 图2图3 3、绘制渐开线：选择“样条曲线”中的“方程式驱动的曲线”，方程式类型为“参数性”。输入以 下函数：X t=d b/2?(t?sin(t)+cos(t)), Y t=d b/2/2?(sin(t)?t?cos(t)),这里d b= 441.656mm,t为极坐标角度(单位为弧度)t1=0,t2=1。单击确定按钮(如图4). 4、绘制中心线，以此中心线为镜像轴，对渐开线镜像(如图5)。 5、添加约束：按住ctrl键，选择上渐开线和分度圆，添加重合约束，同理，为下渐开线跟 分度圆，使之重合。再添加约束，使中心线始终作为两个渐开线的中线。对分度圆上渐开线添加尺寸约束，长度为15.70mm。修剪多余的线条，只保留齿槽轮廓线。对齿根圆
与渐开线倒角，半径为3.80mm(如图6)。退出草图，选择完全贯穿(如图7)。 图5 图6 图7 6、 圆周阵列齿槽：选择圆柱面为阵列基准，阵列特征为齿槽，阵列数为47，按回车键。 图4
7、切辐板：点击拉伸切除选项卡，选择圆柱面为基准面，绘制直径200mm和直径400mm 的圆(如图8)，退出草图，拉伸切除深度为30mm生成一面辐板。选择镜像实体，镜像平面选择前视基准面，镜像特征为刚生成的辐板，点击确定，生成另一面的辐板。 8、打辐板孔：选择拉伸切除，基准面为圆柱面，绘制直径300mm构造线圆，在构造线圆 上绘制直径50mm的圆，退出草图，拉伸厚度为完全贯穿(如图9)。 9、阵列辐板孔：数目为6个(如图10)。 10, 轴孔跟键槽：选择拉伸切除，基准面为圆柱面，绘制如(图11)所示尺寸，退出草图，切除厚度为完全贯穿。 11、最终三维图如图12. 图8 图9 图10 图11
注意:本文件内容只是一个简短的分析报告样板，其内相关的分析条件、设置和结果不一定是正确的，您还是要按本书正文所教的自行来做。 一、范例名： (Gas Valve气压阀) 1 设计要求： （1）输入转速1500rpm。 （2）额定输出压力5Mpa，最大压力10Mpa。 2 分析零件 该气压泵装置中，推杆活塞、凸轮轴和箱体三个零件是主要的受力零件，因此对这三个零件进行结构分析。 3 分析目的 （1）验证零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。 （2）分析凸轮轴零件和推杆活塞零件的模态，在工作过程中避开共振频率。 （3）计算凸轮轴零件的工作寿命。 4 分析结果 1.。推杆活塞零件 材料：普通碳钢。 在模型上直接测量得活塞推杆的受力面积S为：162mm2，由F=PS计算得该零件端面的力F为：1620N。所得结果包括： 1 静力计算： （1）应力。如图1-1所示，由应力云图可知，最大应力为21Mpa，静强度设计符合要求。 （2）位移。如图1-2所示，零件变形导致的最大静位移为2.2e-6m。 （3）应变。如图1-3所示，应变云图与应力云图的对应的，二者之间存在一转换关系。
图1-1 应力云图图1-2 位移云图 图1-3 应变云图图1-4 模态分析 2 模态分析： 图1-4的“列举模式”对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下，其前三阶的模态的频率远远大于输入转速的频率，因此在启动及工作过程中，该零件不会发生共振情况。模态验证符合设计要求。 2。凸轮轴零件 材料：45钢，屈服强度355MPa。 根据活塞推杆的受力情况，换算至该零件上的扭矩约为10.5N·m。 1 静力分析： 如图1-5所示为“凸轮轴”零件的应力云图，零件上的最大应力为212Mpa，平均应力约为120MPa，零件的安全系数约为1.7，符合设计要求。 图1-5 应力云图图1-6 模态分析 2 模态分析
1.利用SolidWorks自带插件 “Toolbox”生成齿轮 对于出图和用于运动模拟的用户，可以用简化的“渐开线”齿轮代替，这样不但可以大大简化建模的时间，而且可以充分利用现有的计算机资源。在SolidWorks 的Toolbox插件中就有齿轮模块，下面就具体介绍一下这种方法。 (1)首先在插件中打开Toolbox插件，如图1所示。点击“确定”就可以在右边的“任务窗格”设计库中找到“Toolbox”了，如图2所示。 (2)目前虽然在“GB”中还没有齿轮，但是可以用其他标准中的齿轮代替。下面就以“AnsiMetric”标准为例，介绍Toolbox中调用齿轮的方法。 在Toolbox的目录过“AnsiMetric”→“动力传动”→“齿轮”，在这里系统已经给出了常用的齿轮形式，我们需要哪种形式的齿轮就可以生成哪种，如圆柱
直齿轮，这里翻译成了“正齿轮”。具体参数设置，如图3所示。 (3)通过一系列的设置，我们就可以得到想要的齿轮了，如果还达不到自己的要求，就可以在现有的齿轮基础上进行修改。如要孔板形式的齿轮，就可以用一个“旋转切除”命令和一个“拉伸切除”命令完成。具体操作如图4所示。接着再添加几个孔，如图5所示。
(4)这样这个齿轮就差不多完成了，如果用户齿轮有其他的形式，当然可以自己再做进一步的修改。修改完以后就可以保存了。注意这里建议用“另存为”，因为直接点击保存，系统会自动保存到Toolbox配置的路径中去，那就会添加不必要的麻烦。当然如果就想保存到Toolbox的配置路径，那么就直接保存即可。Toolbox的配置路径更改有很多方法，如可以在“选项”→“异型孔向导/Toolbox”→“配置”，也可以在菜单中找到，还可以在“设计窗格”→“设计库”→“预
局部其他零部件接触全局接触 SOLIDWORKS Simulation 带接触的装配体分析 与零件相比较，装配体在分析的过程中多了零件与零件之间受力过程，而这个过程在我们软件中是采用接触来表征的。所以，要想做好装配体的分析，必须理解软件中各种接触的含义和使用情况。 在装配体算例中，Simulation Study 树中会出现一个【连结】的文件夹，需要在该选项下指定如何将零部件连接在一起。 在Simulation 中，接触分三个层级： 全局接触、零件接触和局部接触，这三种类 型接触的优先级如右图所示，局部接触比零 部件接触具有更高的优先权，而全局接触受 制于其他零部件接触，局部接触条件优先于 全局和零部件接触条件，未指定零部件或局 部接触条件的所有相触面使用全局接触条件。其中【全局接触】是顶层装配体默认选项，通常可以删除并重新定义；【零部件接触】用于定义零部件之间相互连接的方式，可选的选项如下图所示：
【局部接触】中在零部件接触的三种接触类型的基础上，还有冷缩配合和虚拟壁这两种接触类型，如下图所示： 了解了这些基本知识后，开始对装配体进 行分析： 以虎钳的“挤压”工况为例， 虎钳（普通碳钢）对一块钢板进行挤压，虎 钳的末端受到450N的压力，通过使用零部 件接触和相触面组分别进行计算，最后不使
用简化模型，使用相触面组进行计算。 在分析之前，首先对模型进行简化处理，由于对虎钳和钢板之间受力并不关注，而平板的形变也近似为0，因此通过给予虎钳合适的约束条件来取代平板。 对于装配体的接触，由于嵌体和销钉之间虽然是相对静止的，但它们彼此之间 存在滑移的趋势，因此采用“无穿透”配合来处理。具体操作步骤如下： 1.使用零部件接触计算 在设置好材料属性（合金钢）、外部载荷（钳 臂处450N）之后，右键【连接】-【零部件 接触】-【无穿透】 勾选【全局接触】或者选取三个零部件，； 由于在分析过程中，无需考虑摩擦力因此不 勾选该选项； 采用默认网格进行计算后，得到应力及位移 结果如下图所示： 最大应力VONMISE（Mpa）276.02 合位移（mm） 1.04
SolidWorks渐开线齿轮的绘制方法 SolidWorks, 渐开线齿轮, 绘制SolidWorks, 渐开线齿轮, 绘制 一、明确设计目的 齿轮在机械传动设计中是重要的传动零件，它有很多其他传动机构无法比拟的优点，如传动效率高(一般在0.9以上)，传动平稳(斜齿轮尤为突出)，传动力矩大，准确的瞬时传动比，寿命长，而且可以改变传动方向等，这些优点决定了齿轮在动力传动和运动传动中占有不可动摇的地位。一般齿轮的齿廓都是渐开线，那么如何在SolidWorks中绘制渐开线呢?在开篇之前先请读者思考一个问题：为什么要绘制精确的“渐开线”齿轮呢?是为了做运动模拟?出2D 的工程图?到C N C里进行加工?还是作为CAE的分析模型呢? 当然，如果我们的目的不同，那么我们的齿轮就有不同的绘制方法。请看下面的详细讲 解。 二、简化齿轮的绘制 1.利用SolidWorks自带插件 “Toolbox”生成齿轮 对于出图和用于运动模拟的用户，可以用简化的“渐开线”齿轮代替，这样不但可以大大简化建模的时间，而且可以充分利用现有的计算机资源。在SolidWorks的Toolbox插件中就有齿轮模块，下面就具体介绍一下这种方法。 (1)首先在插件中打开Toolbox插件，如图1所示。点击“确定”就可以在右边的“任务窗 格”设计库中找到“Toolbox”了，如图2所示。
(2)目前虽然在“GB”中还没有齿轮，但是可以用其他标准中的齿轮代替。下面就以 “AnsiMetric”标准为例，介绍Toolbox中调用齿轮的方法。 在Toolbox的目录中通过“AnsiMetric”→“动力传动”→“齿轮”，在这里系统已经给出了常用的齿轮形式，我们需要哪种形式的齿轮就可以生成哪种，如圆柱直齿轮，这里翻译成了“正齿轮”。具体参数设置，如图3所示。
S o l i d W o r k s支架受力 分析报告 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
管道支吊架受力分析总结 管道安装在机电安装工程中占较大的比重，而管道支吊架的制安在管道安装中扮演着主要的角色，它直接关系到管道的承重流向及观感。有些支吊架不但影响观感，更存在着安全隐患，为了消除管道支吊架存在的各种隐患，使管道支吊架制安达到较高水平，有必要对管道支吊架进行荷载受力分析，确保支吊架荷载在安全范围以内。 选取宝鸡国金中心-购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析： 系统：压力排水 材质：镀锌钢管 管径：DN100 管道数量：两根 两支架间距：6米 一、管道重量由三部分组成：按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算（管架间距管重均未计入阀门重量，当管架中有阀门时，在阀门段应采取加强措施）。 1、管道自重： 由管道重量表可查得，镀锌钢管 DN100：m ，支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为： f1=*6kg=*10= 2.管道中水重
f2=πr2ρ l=**1000*6kg== 介质 3、管道重量 f=f1+f2+(f1+f2)*10%= 4、受力分析 根据支架详图，考虑制造、安装等因素，系数按考虑，每个支架受力为： F=*2= 假设选取50*5等边角钢（材质为Q235）做受力分析试验 分析过程： 1、支架建立 1）在REVIT导出要进行分析的支架剖面，然后打开solidworks软件,打开保存好的CAD支架剖面图； 2）通过草图绘制工具绘制支架轮廓； 3）通过插入-焊件-结构构件选择50*5等边角钢，并在绘制好的轮廓图上依次描图（如果没有需要的型钢号，可以下载国标型钢库放在solidworks指定的文件夹）； 绘制型钢轮廓型钢的选择支架建立 4）赋材质：对支架模型赋予普通碳钢材质； 2、支架加载
CosmosWorks装配体分析接头篇（一）简介 简介 本白皮书仅适用于由通过螺栓、螺钉、销钉或弹簧连接的多个零件构成的装配体组成的产品。不同类型的装配体有着不同的模拟难点。但它们相同的一点是，都需要模拟连接装配体零部件的接头，这种模拟通常需要广泛的分析知识和大量时间。 专业的分析人员发现，尽管他们有专业的知识和经验，进行装配体分析仍然非常困难，并且需要消耗大量时间。例如，要模拟销钉连接（也就是一对圆筒由销钉连接配合到一起，销钉允许或限定零件之间的旋转，例如钳子可能用到的连接），专业的分析人员通常必须对穿过铰链圆筒的销钉进行建模，并定义销钉和圆柱表面之间的缝隙接触，然后才能开始真正的分析。分析人员还需要知道使用多大的销钉。 设计工程师日常工作中最重要的部分是产品设计，而不是模拟；他们不是专业分析人员。他们非常忙，没有时间以传统的方式模拟接头。 但是如果他们不必以传统方式进行模拟，如果他们使用的软件有足够的智能为他们完成其中最困难的部分，这该有多好？ 这正是COSMOSWorks和COSMOSDesignSTAR所能做的。这两个程序中包含虚拟的接头，使得分析包含销钉、弹簧、螺栓和螺钉的装配体变得非常轻松和快速。 这些虚拟接头背后的概念与几代专业分析人员一直使用的概念完全相同。COSMOS在精确度上没有任何折扣。 它提供简洁的用户界面，采用直接简单的输入，将许多以前由分析人员执行的任务放到软件中执行，从而提供全面、精确的结果。 CosmosWorks装配体分析接头篇（二）销钉接头 销钉接头 便携式计算机、剪刀式升降机、钳子以及致动器之类的产品的铰链一般都会使用销钉接头。 每个人都非常熟悉的一个实例就是钳子（图1）。销钉穿过钳子的两个柄，活动钳柄即可打开或合上钳口。在传统的有限元分析(FEA)中，模拟销钉行为的典型方法是在有限元网格中对销钉零件进行建模，然后由分析人员定义销钉和钳柄的圆柱面之间的接触。 此主题相关图片如下：
如何应用solidworks进行齿轮标准工程图绘制 引言 齿轮是一种常用的传动零件，也是机械设计过程中经常需要设计的一种零件，由于齿轮的工程图绘制与一般零件有较大区别，在利用一般的三维软件设计出三维图形后并不能马上得到准确的二维图形。这种情况会大大降低工程技术人员的设计速度，增加设计成本。Solidworks针对这类较特殊的零件设计了一个专用的工具，能够快速的解决问题， 齿轮三维图形的设计 首先利用solidworks与GEARTRAX齿轮插件设计出准确的齿轮三维图形，具体参数为齿数Z=28 ，压力角α=20，模数m=2。 如图1.1所示
图1.1 Solidworks可以使三维图形快速投影成二维图形,但对于齿轮这类特殊的零件我们还需对其进行适当的技术处理,才能得到准确的工程图形. 在下图1.2中,我们发现齿轮零件左边的任务栏中有四个图标,现在我们就要利用第三个图标对工程图进行配置. 图1.2 点选图标,选择添加配置,弹出"添加配置"对话框，如图1.3所示
图1.3 在配置名称中键入自已所需的名称，点确定即可。点选并激活新添加的配置，我们发现在齿轮设计树中零件名称变成了"齿轮（工程图）"，在这个配置里面我们可将在工程图中不需要显示的特征加以压缩来达到隐藏的目的。零件设计树中灰色部分即为压缩过的特征，这些特征在工程图中将不会显示出来。这样的配置使得工程图中可以得到我们所需的图样，但装配图并不会因为这个而发生改变。这里我们将齿轮的齿数由28个压缩至2个，如图1.4所示。
图1.4 同样的方法，再次添加一个新的配置，将齿形全部压缩得到如图1.5所示图形。
学学习习运运用用S S O O L L I I D D W W O O R R K K 精精确确的的绘绘制制齿齿轮轮的的方方法法 有有许许多多人人还还不不知知道道怎怎么么运运用用S S O O L L I I D D W W O O R R K K 去去绘绘制制比比较较逼逼真真的的齿齿轮轮。。其其实实S S W W 绘绘齿齿轮轮是是比比较较简简单单的的了了。。在在机机械械制制图图中中我我们们都都学学过过怎怎么么用用手手工工去去绘绘制制齿齿轮轮的的方方法法，，在在S S W W 软软件件里里也也是是一一样样的的运运用用；；也也许许多多人人都都已已忘忘掉掉手手工工是是怎怎么么绘绘制制齿齿轮轮的的了了，，没没有有关关系系了了现现在在我我带带大大家家回回顾顾一一次次吧吧！！ 第一步：要是设计齿轮的话必须掌握齿轮的相关知识（查看相关书籍），下面是齿轮的一些常数关系式：
说明的就是：COSθ,这里的θ就是压力角、我国规定的标准确性压力角θ=20o。 第二步：根据公式就可以自己设计齿轮了，我们假设：模数m =1.5、齿数Z =40、COSθ=0.94、那么分度圆的直径D =60、齿顶圆的直径Da =63、齿根圆的直径Df =56.25、 基圆的直径J =56.4、在SW中绘草图如下： 图中说明一下：这图中 的基圆?56.4和齿根圆 ?56.25尺寸比较接近, 在图中不易看出、请放 大就能看清楚，为了区 分基圆为构造线及虑 线： 左图绘法如下：（1）连 接OA并取中心点O1 为圆心，O1A为半径作 弧交于基圆于B点。 （2）以B 点为圆心， BA为半径作弧，在顶 圆与基圆之间得到CD 弧。即为所求齿形的一 部分； （3）在基圆与根圆之 间，没有什么要求、只 要作径向线就可以了； 并以r=0.2m (m为模 数)的小圆弧与根圆光 滑相连即可得到半边齿 形。 注意点：做到这一步时，大家有没有发现到r=0.2m不能被执行，
基于Solidworks 软件的应力分析 Solidworks 中有限元分析插件CosMos/Works 分析零件的静力学性能，得出载荷分布情况，定性的分析极限载荷（这里指的是最大扭矩）下的应力，应变分布及其安全性能。 其分析流程如下： 1、建立一个简化的分析模型； 2、指定材料、元素和截面； 3、加约束和载荷； 4、设定网格； 5、执行分析； 6、结果显示； 7、生成研究报告。 分析对象 电机轴及啮合处的变速器输入轴，离合器花键轴及啮合处的离合器从动盘，电机轴和离合器花键轴之间的联接螺栓（M12x40，10.9级）。 材料 目前公司所用的变速器输入轴材料为20CrMnTi ，考虑其受力情况，材料不一致，其强度就会不一样，容易导致强度差的失效，因此根据目前情况，电机轴和离合器花键轴均选用20CrMnTi 。 20CrMnTi 用于制作渗碳零件，渗碳淬火后有良好的耐磨性和抗弯强度，有较高的低温冲击韧性，切削加工性能良好，承受高速、中载或重载以及冲击和摩擦的主要零件。 对于截面为15的样件，经过第一次淬火880℃，第二次淬火870℃，油冷；在经过回火200℃，水冷和空冷。得到的力学性能：抗拉强度MPa b 1080=σ，屈服强度MPa s 835=σ，伸长率（式样的标距等于5倍直径时的伸长率）%105=δ，断面收缩率%45=ψ，冲击韧度2/55cm J A kU =，硬度217HB 。
对于截面尺寸小于等于100的样件，经过调质处理，力学性能：抗拉强度 MPa b 615=σ，屈服强度MPa s 395=σ，伸长率%175=δ，断面收缩率%45=ψ， 冲击韧度2/47cm J A kU =。本分析还要使用到的参数：泊松比25.0=μ，抗剪模量G=7.938GPa ，弹性模量E=207GPa ，密度23/108.7m N ?=ρ。 螺栓联接受力分析 螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同。受静载荷螺栓的失效形式多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变向载荷螺栓的失效形式多为螺栓的疲劳断裂；对于受横向载荷的绞制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆被剪断，螺栓杆或连接孔接触面被挤压破坏。 对于10.9级M12的普通螺栓，屈服强度MPa s 900=σ，拧紧力矩T=120N.m 。 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T 用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2，装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式： d * F *K =T2+T1=T 0 拧紧扳手力矩T=120N.m ，其中K 为拧紧力矩系数，0 F 为预紧力N ，d 为螺 纹公称直径12mm 。 摩擦表面状态 K 值 有润滑 无润滑 精加工表面 0.1 0.12 一般工表面 0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化 0.2 0.24 镀锌 0.18 0.22 粗加工表面 - 0.26-0.3
一、明确设计目的 齿轮在机械传动设计中是重要的传动零件，它有很多其他传动机构无法比拟的优点，如传动效率高(一般在0.9以上)，传动平稳(斜齿轮尤为突出)，传动力矩大，准确的瞬时传动比，寿命长，而且可以改变传动方向等，这些优点决定了齿轮在动力传动和运动传动中占有不可动摇的地位。一般齿轮的齿廓都是渐开线，那么如何在SolidWorks中绘制渐开线呢?在开篇之前先请读者思考一个问题：为什么要绘制精确的“渐开线”齿轮呢?是为了做运动模拟?出2D 的工程图?到C N C里进行加工?还是作为CAE的分析模型呢? 当然，如果我们的目的不同，那么我们的齿轮就有不同的绘制方法。请看下面的详细讲解。 二、简化齿轮的绘制 1.利用SolidWorks自带插件 “Toolbox”生成齿轮 对于出图和用于运动模拟的用户，可以用简化的“渐开线”齿轮代替，这样不但可以大大简化建模的时间，而且可以充分利用现有的计算机资源。在SolidWorks 的Toolbox插件中就有齿轮模块，下面就具体介绍一下这种方法。 (1)首先在插件中打开Toolbox插件，如图1所示。点击“确定”就可以在右边的“任务窗格”设计库中找到“Toolbox”了，如图2所示。
(2)目前虽然在“GB”中还没有齿轮，但是可以用其他标准中的齿轮代替。下面就以“AnsiMetric”标准为例，介绍Toolbox中调用齿轮的方法。 在Toolbox的目录中通过“AnsiMetric”→“动力传动”→“齿轮”，在这里系统已经给出了常用的齿轮形式，我们需要哪种形式的齿轮就可以生成哪种，如圆柱直齿轮，这里翻译成了“正齿轮”。具体参数设置，如图3所示。
渐开线齿轮在SolidWorks的三维绘制方法 渐开线齿轮, 三维绘制，SolidWorks，方法 一、明确设计目的 齿轮在机械传动设计中是重要的传动零件，它有很多其他传动机构无法比拟的优点，如传动效率高(一般在0.9以上)，传动平稳(斜齿轮尤为突出)，传动力矩大，准确的瞬时传动比，寿命长，而且可以改变传动方向等，这些优点决定了齿轮在动力传动和运动传动中占有不可动摇的地位。一般齿轮的齿廓都是渐开线，那么如何在SolidWorks中绘制渐开线呢?在开篇之前先请读者思考一个问题：为什么要绘制精确的“渐开线”齿轮呢?是为了做运动模拟?出2D 的工程图?到C N C里进行加工?还是作为CAE的分析模型呢? 当然，如果我们的目的不同，那么我们的齿轮就有不同的绘制方法。请看下面的详细讲解。 二、简化齿轮的绘制 1.利用SolidWorks自带插件 “Toolbox”生成齿轮 对于出图和用于运动模拟的用户，可以用简化的“渐开线”齿轮代替，这样不但可以大大简化建模的时间，而且可以充分利用现有的计算机资源。在SolidWorks 的Toolbox插件中就有齿轮模块，下面就具体介绍一下这种方法。 (1)首先在插件中打开Toolbox插件，如图1所示。点击“确定”就可以在右边的“任务窗格”设计库中找到“Toolbox”了，如图2所示。
(2)目前虽然在“GB”中还没有齿轮，但是可以用其他标准中的齿轮代替。下面就以“AnsiMetric”标准为例，介绍Toolbox中调用齿轮的方法。 在Toolbox的目录中通过“AnsiMetric”→“动力传动”→“齿轮”，在这里系统已经给出了常用的齿轮形式，我们需要哪种形式的齿轮就可以生成哪种，如圆柱直齿轮，这里翻译成了“正齿轮”。具体参数设置，如图3所示。