基于SolidWorks Simulation 的传动轮应力分析

张 豪

（江海职业技术学院，江苏 扬州 225101）

0 引 言

在工业设备运行过程中，轴承载荷的变化情况很难掌控，如果能够预先探知其变化情况，就可以提前预测出轴上零件的稳定运行质态，从而保障各类设备的安全运行，避免设备事故和人身伤害的发生。

1 传动轮模型建立

1.1 传动轮建模

在前视基准面中绘制传动轮的草图轮廓，建模尺寸及约束关系如图1 所示，获得如图2 所示传动轮模型。

图2 传动轮模型

1.2 分割设置

在右视基准面绘制一条穿透坐标原点的水平直线，利用分割线将传动轮轴孔圆柱面进行分隔，如图3 所示；在上视基准面绘制一条穿透坐标原点的水平线，同样利用分割线将传动轮外圆面进行分隔，如图4 所示。完成上述设置，为后续施加轴承载荷做好铺垫。

图3 传动轮轴孔圆柱面分割

图4 传动轮外圆面分割

2 传动轮应力分析

2.1 创建新算例

在SolidWorks Simulation 中建立新算例，命名为轴承载荷分析，类型为静应力分析。勾选“使用软弹簧是模型稳定”复选按钮。

2.2 材料属性定义

定义传动轮材料属性，材料属性如表1 所示。

表1 材料属性表

2.3 建立约束

单击“夹具顾问”，在弹出的“Simulation 顾问”栏目中，选择“添加夹具”，打开“夹具”属性管理器。将“高级”栏目中的“使用参考几何体”选中。在“夹具的面、边线、顶点”中将图形区域中传动轮外侧圆柱面上生成的分割线作为约束边线；在“方向的面、边线、基准面、基准轴”中将图形区域中创设的基准轴1 作为参考几何体；在“转换”栏目中单击激活“径向”按钮，设置径向位移为0；激活“圆周”按钮，设置圆周旋转约束为0，如图5 所示。

图5 约束设置

2.4 施加载荷

单击“轴承载荷”，在属性管理器中单击“轴承载荷的圆柱面”显示栏，点选轴孔圆柱面下半面为轴承载荷圆柱面，点选“选择坐标系”中“Y-方向”，设置Y 方向向下的力为700 N，完成载荷施加设置，如图6 所示。

图6 载荷设置

2.5 划分网格

单击“生成网格”按钮，打开“网格”属性管理器，将“网格密度”中设置为“良好”，在“高级”栏目中将“雅可比点”设置为16 点，即16 点的单元格。设置完成后确认并运行，得到如图7、图8 所示网格品质图解。

图7 网格品质图解（网格）

图8 品质图解（雅可比）

图10 位移图解

2.6 结果分析

分析结果如图9 所示。

图9 应力图解

3 结 语

本文通过SolidWorks 的有限元分析平台Simulation 对传动轮在轴承载荷作用下的受力机变形情况进行有限元分析，计算运行结果显示出传动轮的应力分布及变形情况，该传动轮性能可靠，为同类轴上零件的设计和试验提供了理论依据。

图11 应变图解