2  COSMOS/Works進(jìn)行有限元分析
   
    2.1  COSMOS/Works介紹
   
    基于SolidWorks下的COSMOS/ Works是一個(gè)面向廣大工程設(shè)計(jì)人員的有限元分析軟件，通過在SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件下建模無需格式轉(zhuǎn)換只要存盤就可以進(jìn)行分析。COSMOS/Works提供了5種分析方法:靜力分析、頻率分析(結(jié)構(gòu)模態(tài)分析)、扭曲分析、熱分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)分析。COSMOS/Works對于靜力分析提供了3種求解方法:Direct Sparse,FFE和FFEPIus。一般說來，3種求解方法對同一問題的求解結(jié)果基本相似，但在選擇時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):對于大型和特大型問題(自由度大于3x10的5次方個(gè))應(yīng)優(yōu)先使用FFE. PIus求解方法;對于小型和中型問題(自由度1x10的5次方~3x10的5次方個(gè))應(yīng)優(yōu)先使用Direct Spars或FFE求解方法，本文的分析采用FFE求解方法。
   
    2. 2直齒錐齒輪的基本參數(shù)
   
    假設(shè)齒數(shù)z=19，大端模數(shù)m =4分度圓直徑d=76mm齒輪寬b=18mm分錐角δl=31. 54為傳遞扭矩T=2000N·M，按照《機(jī)械設(shè)計(jì)》錐齒輪受力計(jì)算可得:圓周力Ft=61162N徑向力Fr=18980N軸向力Fa=10931N。齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，彈性模量2.1x10的6次方MP;泊松比0.27。
   
    2. 3選擇材料、施加約束、劃分網(wǎng)格
   
    進(jìn)人COSMOS/Works模塊，選擇材料-應(yīng)用材料到所有-自庫文件-所選材料-確定。網(wǎng)格劃分是有限元分析的關(guān)鍵，COSMOS/Works2006提供4種網(wǎng)格劃分算法:實(shí)體網(wǎng)格、使用中面的外殼網(wǎng)格、使用曲面的外殼網(wǎng)格和混合網(wǎng)格。本事例選擇實(shí)體網(wǎng)格單元進(jìn)行離散，離散后共有節(jié)點(diǎn)總數(shù)14703，單元總數(shù)87990載荷按上面計(jì)算結(jié)果施加，約束加在軸孔處。網(wǎng)格劃分結(jié)果和應(yīng)力分析應(yīng)力云圖如圖5、圖6。
 

   
    從分析報(bào)告說明最大應(yīng)力位于10061節(jié)點(diǎn)處其值3.914 x 10的10次方kg/cm的平方為383 MP;最大合位移位于11103節(jié)點(diǎn)處其值為0.32mm.顯然已超過材料的屈服應(yīng)力2.914 x 10的3次方kg/cm的平方。同時(shí)，同時(shí)查表可知所選材料的許用應(yīng)力38D MP故設(shè)計(jì)不合理，這與實(shí)際應(yīng)用m=6設(shè)計(jì)也是一致的。通過彩色云圖顯示應(yīng)力和應(yīng)變的分布，以不同的顏色表示不同范圍的應(yīng)力值。形象逼真地表現(xiàn)了齒輪內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變分布情況。清楚看出小端齒根處應(yīng)力集中、齒頂處變形大。
   
    3結(jié)論
   
    通過研究可以得到以下結(jié)論。
   
    (1)利用SolidWorks軟件建立了漸開線直齒圓錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)模型，利用該程序可以方便生成齒輪模型，為模擬裝配、動畫演示、有限元分析奠定基礎(chǔ)。
   
    (2)對于直齒圓錐齒輪設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段就能了解到零件每一點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變及位移，同時(shí)可方便地對結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)修改，以達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的。在保證結(jié)構(gòu)安全可靠運(yùn)行的條件下，提高設(shè)計(jì)制造的效率，降低制造成本。
   
    (3)綜合地利用三維軟件全部功能是當(dāng)前設(shè)計(jì)的大勢所趨。