SolidWorks2014齿轮轴有限元分析实例

设计减速箱的轴时，通常需要对轴进行强度的校核，以确定轴的强度能够符合设计要求。本节以高速轴为例，结束高速轴的有限元分析。读者可以参考高速轴的分析过程，对其他轴的强度进行校核。

图10-225是齿轮轴的受力图，由于轴是通过键槽传递力的，因此对键槽的一个侧面添加固定约束，齿轮轴安装轴承的部位还需要添加轴承夹具。为了简化分析模，要压缩掉齿轮轴的齿，使其只剩下一个齿作为受负载的部位，而由于高速轴的转速较高，齿轮轴还要受到一个离心力的作用。

图10-225 齿轮轴的受力图

——参见附带光盘中的“Start/ch10/10.6.sldprt”文件。

——参见附带光盘中的“End/ch10/10.6.sldprt”文件。

——参见附带光盘中的AVI/ch10/10.6.avi

（1）打开随书光盘中的高速轴，如图10-226所示。

图10-226 打开高速轴

（2）选择圆周阵列1，单击右键，选择“压缩”，压缩圆周阵列1，此时齿轮只剩下一个齿，如图10-227所示。

图10-227 压缩特征

（3）单击菜单工具栏中“选项”右边的下拉按钮，在附加菜单中单击“插件”，弹出如图10-238所示的对话框，勾选“SolidWorks Simulation”，激活Simulation插件。

图10-228 激活Simulation插件

（4）单击“新算例”，弹出如图10-229所示的对话框，单击“静应力分析”，然后单击“确定”，将算例类型设置为静应力分析。

图10-229 设置算例类型

（5）单击“应用材料”，弹出如图10-230所示的对话框，在材料库中选择“合金钢”，然后单击“应用”按钮，再单击“关闭”，关闭对话框。

图10-230 应用材料

（6）右键单击设计树中的“夹具”，弹出如图10-231所示的右键菜单，选择“固定几何体”，弹出如图10-232所示的对话框，在“夹具的面、边线和顶点”中选择键槽的一个侧面，然后单击“确定”，添加固定约束。

图10-231 右键菜单

（7）右键单击设计树中的“夹具”→“轴承夹具”，左侧弹出如图10-233所示的对话框，在“壳体上的圆柱面和圆形边线”中选择图中所示的圆柱面，选择“刚度”中的“刚性”，然后单击“确定”添加轴承夹具1。

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图10-232 固定几何体

图10-233 添加轴承夹具1

（8）再次右键单击设计树中的“夹具”→“轴承夹具”，左侧弹出如图10-234所示的对话框，在“壳体上的圆柱面和圆形边线”中选择图中所示的圆柱面，选择“刚度”中的“刚性”，然后单击“确定”添加轴承夹具2。

图10-234 轴承夹具2

（9）单击“离心力”，左侧弹出如图10-235所示的对话框，在“方向的轴、边线和圆柱面”中选择图中所示的圆柱面，在“角速度”中输入104，然后单击“确定”添加离心力。

图10-235 添加离心力

（10）单击“力”，左侧弹出如图10-236所示的对话框，在“法向力的面、边线和顶点”中选择图中所示的面作为受力面，在“力值”中输入1000，然后单击“确定”，添加力。

图10-236 添加力

（11）单击“生成网格”，左侧弹出如图10-237所示的对话框，勾选“网格参数”中的“标准网格”，然后单击“确定”生成网格。生成的网格如图10-238所示。

图10-237 生成网格

图10-238 生成的网格

（12）单击“运行”，弹出如图10-239所示的对话框，程序自动运行分析。分析完成后，双击“结果”下的“应力1”，查看应力云图，如图10-240所示。再双击“位移1”，查看齿轮轴的位移云图，如图10-241所示。最后双击“应变1”，查看齿轮轴的应变云图，如图10-242所示。

图10-239 运行分析

图10-240 应力云图

图10-241 位移云图

图10-242 应变云图