减速器主轴三维建模及有限元仿真开题报告

1、毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告设计(论文)题目： 减速器主轴三维建模及有限元仿真 学生姓名： 陈荣幸 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造基础及其自动化 班 级： 112152B 学 号： 12012152062 指导教师： 张建润 2016年 3月7日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见、所在专业和学院审查后生效。2开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师

2、签署意见。3“文献综述”应按论文的框架成文，并直接填写在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册）。4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“20015年6月26日”或“2015-06-26”。5.开题报告（文献综述）字体请按宋体、小四号书写，行间距1.5倍。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字的文献综述：文献综述在工业发展的伊始就产生了减速器，一个机器的性能好坏直接取决于减速器

3、的性能如何，而减速器的主轴更是决定一个减速器能否平稳运行、噪音大小、扭矩、载荷的重中之重。中国的减速器主轴的发展是中国工业发展的一个短板，中国的高精度减速器主轴主要来自于像德国、日本等工业强国进口。在20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪4050年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。有限元法的基本思想是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象，单元之间通过有限个节点相互连接，然后根据变形协调条件综合求解。由于单元的数目是有限的，节点的数目也是有限的，所以称为有限元法。有限元法是60年代以来发展起来的新的数值计

4、算方法。利用有限元的方法对减速器主轴进行静态受力分析是现代对机械设计分析的主流。利用有限元分析的方法在ANSYS软件中进行模拟仿真可以有效直观的计算出减速轴所受的扭矩、应力的大小。根据减速轴材料，工作环境等因素来综合计算出其可承受的扭矩，应力的大小。设计者根据其计算结果做出合理的设计。由于历史原因我国的有限元分析技术相对其发达国家有很大的差距。中国还没有一个完整的自主开发的有限元分析软件，这也导致了中国整个工业行业的落后。面对国内对高精度，高优化的工程机械需求, 国家也对有限元分析技术的发展做出了高度重视。在国家“工程机械十五发展规划”中把提高有限元分析技术，优化机械设计放在了发展的重点，有限

5、元技术的研究应用在将来也会得到快速的发展。 减速器的减速轴是动力源与工作装置之间的联接部分,承受着较大的力的传递作用。其工作环境的恶劣性和产品设计的复杂性导致其常常出现因产品设计的不合理 而导致的减速器齿轮箱共振破坏或应力破坏现象发生。因此,应用静力学有关方法对减速轴体进行静态特性分析及优化设计已成为一个重要研究课题。 随着计算机技术和计算力学、计算数学等理论的发展,计算机辅助工程分析(CAE)越来越受到工程设计人员的重视。其中有限元技术又是CAE的关键技术。因 此,将有限元技术应用到新产品的研发设计上,用先进的设计方法指导产品的结构设计,使其在满足强度和刚度要求的前提下达到质量、体

6、积的最优化,目前已经是 可行的,甚至是必然的设计方法。这对提高产品质量、降低成本、缩短产品设计周期都具有十分重要的意义。 本论文以减速器主轴为研究对象,应用ProE对老师所给的减速轴二维图进行三维模型的转化，在制作三维模型的时候很据模型的结构观察模型的改进策略，研究在减速轴什么地方受扭在什么部位受拉，在受扭或受拉不足的情况下如何对减速轴进行改进优化。在三维立体模型完成以后，应用有限元方法分析减速器主轴的静态态特性,在Abaqus-CAE中添加老师所给的各种参数模拟仿真真实情况下减速轴的受力变形情况，根据分析结果力图减轻其设计缺陷将可能引起的抗扭不足或应力破坏 现象发生,并以减速器主轴设计合理为

7、目标,进行满足静刚度和强度条件下的主轴参数优化,以期达到产品优化设计要求。 本文将开展如下研究：1、是主要提出课题的选题背景及意义,统观目前国内外的有关减速器主轴的研究成果,提出自己的研究方法和内容;2、是应用三维建模软件Pro/E的强大建模功能建立起减速器齿轮箱的CAD模型,通过它与有限元分析软件间Hyper Mesh之间的无缝接口导入并对其进行静态特性分析。3、是基于有限元方法的数 学机理及其应用方法,在Abaqus-CAE环境下对减速器齿主轴进行有限元静力学分析,通过箱体的应力分布云图和位移分布云图分析减速轴的刚度和强度,以期通过改变减速轴的直径设计达到轴体优化的目的4、是应用拓扑优化方

8、法对减速器主轴进行结构优化研究,根据结果提出减速轴的修改意见毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告2本课题要研究的内容、解决的问题和拟采用的研究手段（途径）等：研究内容 用CAD把二维的平面图转化为三维模型，根据减速轴的结构特征，了解其工作受力情况，初步掌握其结构优化的方向。 学习和掌握有限元软件，能够利用软件Abaqus-CAE对减速轴进行静力学相关的仿真，从而掌握其工作时的应力和位移分布情况，通过分析掌握其应力集中部分，从而对该转轴进行相关的结构改进，降低其应力，改进结构。4. 重点难点及要解决的主要问题（1）把减速轴的二维平面图转化为三维立体图。(2)把三维立体图导入Hyper Mesh

9、进行完网格划分及计算； （3）学习使用Abaqus-CAE软件，利用此软件对模型进行有限元仿真（4）根据仿真的结果，对减速轴进行设计优化。解决的方法主要是通过查阅资料，首先向老师学长请教有限元分析软件的使用方法。在得出计算结果以后查阅有关减速器主轴设计的资料，根据合理的设计对减速轴进行修改，期间需要向图书馆借阅有关有限元分析的相关书籍。并向老师请教，最后把优化后的减速轴导入Abaqus-CAE再进行仿真，观察改进后的结果。反复如此，最终使减速轴结构最优化。参考文献1 逯振国,许德山,杨素,王小环,翟庆波. 采煤机减速器主轴有限元分析及优化J. 煤矿机械,2015,07:172-174.2 李小

10、锐. 数控机床电主轴有限元分析及优化设计D.河北工程大学,2013.3 古成中,吴新跃. 有限元网格划分及发展趋势J. 计算机科学与探索,2008,03:248-259.4 任妙慧,陈韬. 浅析三维建模技术以Solid Works软件建模为例J. 计算机光盘 软件与应用,2013,04:195-196+212.5 林士龙,李景奎,张锴锋. 基于ANSYS的机床主轴有限元分析J. 机械设计与制 造,2007,05:91-92.6古成中,吴新跃. 有限元网格划分及发展趋势J. 计算机科学与探索,2008,03:248-259.7关振群 ,宋超 ,顾元宪,隋晓峰. 有限元网格生成方法研究的新进展J. 计算机辅助设计与图形学学报, 2003,01:1-14.8张昭辉. ANSYS 12.0 结构分析工程应用实例解析M. 北京：机械工业出版社，2010.9 机械零件课程设计，郭奇亮等主编，贵州人民出版社，1982.1