韓靈全

摘 要：Marc有限元分析指的是高級(jí)非線(xiàn)性有限元分析模塊，在該模塊造型功能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)嶓w產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目中所需要的部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)用Marc有限元分析軟件能夠解決復(fù)雜的工程問(wèn)題，從而滿(mǎn)足實(shí)際的生產(chǎn)需要，而且，還能夠?yàn)楦叩燃?jí)的學(xué)術(shù)項(xiàng)目研究提供幫助。本文就Marc有限元分析軟件的基本應(yīng)用情況進(jìn)行闡述，并剖析基于Marc有限元分析的二級(jí)減速器齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，以期為同類(lèi)型設(shè)計(jì)項(xiàng)目的完善帶來(lái)有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：Marc有限元分析；二級(jí)減速器齒輪；優(yōu)化；設(shè)計(jì)

前言

運(yùn)用Marc有限元分析方法，是在以往所采用的靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)二級(jí)減速器齒輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在這一過(guò)程中，是以二級(jí)減速器齒輪的體積等目標(biāo)函數(shù)為依據(jù)，以齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸以及該物件所允許的應(yīng)力為基礎(chǔ)條件，構(gòu)建了較為科學(xué)化的數(shù)學(xué)模型，憑借Marc有限元分析軟件的功能，將復(fù)雜的物件結(jié)構(gòu)處理進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到了升級(jí)設(shè)計(jì)程序的目標(biāo)，能夠在一定程度上保證其所分析設(shè)計(jì)出來(lái)的結(jié)果符合要求。

1.淺析Marc有限元分析軟件

Marc有限元分析實(shí)際上利用的是功能齊全的高級(jí)非線(xiàn)性有限元軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因該軟件有著較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性分析能力，往往一些復(fù)雜的分析就依靠它來(lái)完成，諸如：“線(xiàn)性（非線(xiàn)性）靜力分析”、“模態(tài)分析”、“頻譜分析”以及“動(dòng)力響應(yīng)分析”等等，其分析結(jié)果能夠滿(mǎn)足時(shí)下工業(yè)領(lǐng)域以及學(xué)術(shù)界的需求，為實(shí)踐及項(xiàng)目研究過(guò)程提供高質(zhì)量且層次豐富的資料。

2.基于Marc有限元分析的二級(jí)減速器齒輪設(shè)計(jì)的內(nèi)容

通過(guò)研究傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中的二級(jí)減速器齒輪設(shè)計(jì)內(nèi)容，并找尋設(shè)計(jì)當(dāng)中所出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，并針對(duì)其中所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行處理，從實(shí)踐過(guò)程來(lái)看，基于Marc有限元分析的二級(jí)減速器齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方案較為可行，其中的諸多設(shè)計(jì)方案為實(shí)際項(xiàng)目研究帶來(lái)了有益的幫助，而且，還為工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)部件的制備提供了高精度的設(shè)計(jì)方案，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量生產(chǎn)，在這其中，“二級(jí)減速器齒輪”的優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容就是在Marc有限元分析軟件的基礎(chǔ)上得來(lái)的[1]。

2.1傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中的二級(jí)減速器齒輪設(shè)計(jì)內(nèi)容

機(jī)械減速器物件是機(jī)器當(dāng)中的重要構(gòu)成部分，其功能是將“原動(dòng)機(jī)”的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力傳遞給“工作機(jī)”，在整個(gè)操作的過(guò)程中依靠二級(jí)減速器齒輪的功能來(lái)完成，在其作用下，改變了“原動(dòng)機(jī)”的運(yùn)動(dòng)速度及狀態(tài)等指標(biāo)，從而順應(yīng)當(dāng)前“工作機(jī)”的實(shí)際需求[2]。在以往，該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)是依據(jù)機(jī)械減速器齒輪的靜態(tài)分析結(jié)果來(lái)進(jìn)行的，盡管該方法能夠滿(mǎn)足待設(shè)計(jì)物件的結(jié)構(gòu)尺寸要求，但其精度往往不夠，由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案仍需優(yōu)化改進(jìn)。從總體設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看，鑒于變速器齒輪的建模、分析以及優(yōu)化策略都大致趨同，所以都采用的是自由網(wǎng)格形式來(lái)進(jìn)行齒輪劃分，進(jìn)而完成參數(shù)化有限元模型的設(shè)計(jì)。

2.2基于Marc有限元分析的二級(jí)減速器齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容

如若想要針對(duì)二級(jí)減速器齒輪部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，則采用Marc有限元分析軟件是不錯(cuò)的選擇，因其會(huì)為整個(gè)部件的設(shè)計(jì)提供最有效的設(shè)計(jì)方案，從而保證在實(shí)際生產(chǎn)制備該類(lèi)型部件時(shí)，盡可能達(dá)到高質(zhì)量、低成本的理想化目標(biāo)。從具體的操作過(guò)程來(lái)看，基于Marc有限元分析的二級(jí)減速器齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方案較為可行，因該類(lèi)型設(shè)計(jì)的結(jié)果較傳統(tǒng)分析結(jié)果更為精準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)目標(biāo)在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)尺寸以及許用應(yīng)力的基礎(chǔ)上，物件的體積大小最為合理[3]。與此同時(shí)，對(duì)整個(gè)物件制備結(jié)果的預(yù)想也極為重要，就比如，在進(jìn)行齒輪制備及安裝之前，可以對(duì)齒輪安裝孔表面上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行零位移束縛，而無(wú)需考量齒輪設(shè)計(jì)以后的制造誤差等意外狀況所能對(duì)其產(chǎn)生的影響，因其在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中已經(jīng)執(zhí)行了預(yù)估處理。

齒輪的根部所受到的應(yīng)力為整個(gè)齒輪當(dāng)中受力最大的部位，因此，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，已經(jīng)將齒輪根部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理，同時(shí)，為了降低實(shí)際生產(chǎn)的物料成本，將設(shè)計(jì)方案當(dāng)中的材料改為“腹板式”設(shè)計(jì)模式。從現(xiàn)實(shí)的角度來(lái)看，由于二級(jí)減速器齒輪的參數(shù)化模型的建立過(guò)程較為復(fù)雜，在傳統(tǒng)的分析方法下就往往達(dá)不到高速運(yùn)算分析的要求，實(shí)際上，Marc軟件分析結(jié)果的呈現(xiàn)極為快速，而且，還可以針對(duì)某些細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)處理，從而保證部件的總體設(shè)計(jì)質(zhì)量?jī)?yōu)良[4]。在Marc有限元分析的基礎(chǔ)上，齒輪的參數(shù)化有限元模型的構(gòu)建過(guò)程較以往有所簡(jiǎn)化，所以，它可以在第一時(shí)間對(duì)整個(gè)機(jī)器系統(tǒng)操作過(guò)程中的載荷進(jìn)行求解，從而將減速器齒輪的載荷按照齒輪傳遞過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩壓力進(jìn)行二次施壓[5]。但盡管如此，鑒于Marc軟件分析的結(jié)果的精度較高，則無(wú)需擔(dān)心齒輪的制造誤差的出現(xiàn)或是在安裝過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，因其載荷能力是符合標(biāo)準(zhǔn)的。

3.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)二級(jí)減速器齒輪的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)及其結(jié)果的分析，并結(jié)合二級(jí)減速器齒輪在機(jī)器中的重要作用，了解到該類(lèi)型機(jī)械性能的實(shí)際要求，并在Marc軟件分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化了二級(jí)減速器齒輪物件的設(shè)計(jì)方案。在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，基于Marc軟件分析結(jié)果的二級(jí)減速器齒輪設(shè)計(jì)內(nèi)容較為合理，因其實(shí)在較為精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成的，設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)帶來(lái)了較為有力的幫助。

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