電火花小孔機傳動系統(tǒng)錐齒輪的有限元分析

王烜欽 孫華

摘要：本文電火花小孔機主軸箱、手輪等100多個零件進行三維設計后裝配成整機、制作爆炸圖、對電火花小孔機傳動系統(tǒng)錐齒輪的有限元分析。本文通過是SolidWorks的COSMOS一款插件，主要功能是對典型部件錐齒輪做有限元分析。

關鍵詞：錐齒輪;COSMOS;SolidWorks

1.引言

電火花加工機床因其加工原理的獨特性而被列入特種加工機床行列，作為模具制造、零件加工不可缺少的重要設備，應用領域越來越廣泛。電火花加工設備之一的電火花小孔機因受其加工領域的限制，自身功能的不足，長期以來只能是一種輔助設備，僅作線切割機床加工穿絲孔或加工一些小孔之用。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，以及模具行業(yè)對小孔加工的日益增多，不僅要求能加工小孔，還要求加工的小孔精度高、速度快、控制性能好。這樣，傳統(tǒng)的手動小孔機已不能適應現(xiàn)代加工工藝的需要。對關鍵部件的有限元分析也成為一種設計的必須驗證環(huán)節(jié)。

2.錐齒輪的有限元分析

（1）選擇[工具][插件]，打開[插件]對話框，選中COSMOSWorks 2006復選框，單擊確定。

（2）打開完成的零件圖——錐齒輪.Sldprt。

圖1 插件插入對話框圖

（3）在COSMOSWorks 2006 Manager設計樹中選中同步齒形帶輪，右擊，選擇研究，添加錐齒輪的有限元分析——錐齒輪。

（4）右擊實體，點擊應用材料到所有，選擇同步齒形帶輪的材質為AISI304，單擊確定。

圖2 零件材質選擇對話框圖

（5）絲杠承受整個主軸的重力。主軸機體的重力大約是50kg，因為絲杠的t為4，求出角度，再根據(jù)這個角度以及計算出絲杠上受到的圓周力F，絲杠直徑為d，扭距T=F*d/2，這樣就能計算出絲杠的扭矩。而當齒頂嚙合時，剛好處于單齒嚙合區(qū)，故按一個輪齒受力考慮。輪齒齒寬中點處的齒頂圓。半徑為19.8918mm，將絲杠的扭矩T除以齒頂圓半徑d頂，最終得出輪齒上受到62.5 N的力。右擊COSMOS/Works Manager中的載荷/制約，點擊力，出現(xiàn)對話框，輸入受力的數(shù)值。選擇約束面，右擊COSMOS/Works Manager中的載荷/制約，點擊制約，選擇底面為固定約束。完成錐齒輪的受力情況。右擊COSMOS/Works Manager中的網(wǎng)格，點擊生成，建立網(wǎng)格。

圖3 ?制約/力示意圖與網(wǎng)格劃分

（6）右擊錐齒輪，單擊運行。則自動生成錐齒輪所受的應力，應變等受力情況。

（7）分別雙擊應力、位移、應變、變形中的圖解得到各個效果圖。

圖4 ?錐齒輪端面應力分析與應變圖

3.結論

通過對電火花小孔機傳動系統(tǒng)錐齒輪的有限元分析我們可以驗證初步設計后的重要部件的一些工作的具體情況。提高設備的可靠性。

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