减速器主轴三维建模及有限元仿真
减速器主轴是减速器最重要的组成部分，它的性能直接决定了减速器的使用状态及寿命，减速器主轴的尺寸精度，位置精度，形状精度的要求都非常高。在设计减速轴的过程中其抗弯、抗扭程度及其工作环境都要被考虑到。世界的高端的减速器技术主要掌握在德国、日本等几个工业强国手中，我国虽然在近年工业水平发展较快，但是减速器主轴的发展一直是我国工业发展的绊脚石。所以国家把减速器主轴的研究放在了重中之重。本文也是据国家工业发展方向基于国外先进的有限元分析技术对减速器主轴设计的合理性进行分析。 本课题主要应用CAD把减速器主轴的二维平面图转换为三维立体模型，应用Hypermesh软件进行网格划分及加载荷和扭矩，并对模型进行赋值包括其密度、弹性模量和泊松比。模拟减速轴在工作时的受力状况。在赋值完成之后把数据导入abaqus对减速轴的受力状态进行模拟分析，用图形和数字直接表达出减速轴的受弯和受扭得情况。这样对减速轴的优化设计起到很大的帮助。有限元分析是检测机械设计产品非常必要和有效的手段。它也是机械工程专业的学生必须掌握的一项技能。
把模型从hypermesh软件中以inp格式的格式导入abaqus中。首先设置工作目录，后期所有的文件都会存在这个工作目录中，如下图4.4所示，
图4.4
4.2.2 建立JOB,分析结果
建立JOB并进行计算分析结果如图4.5所示
图4.5
4.2.3 计算结果
在计算完全结束以后即可得出相应的计算结果，我们可以看到得出的结果在显示的状态下我们可以得出S,mise的减速轴内部应力图（图4.6）和U，magnitude减速轴实体位移图，我们可以根据这两幅图中的所受应力的大小和减速轴实际的许用应力相比较，若计算出的应力大于许用应力则减速轴不符合要求需要对减速轴的设计进行优化。如果计算得出的应力小于许用应力则此减速器主轴的设计符合实际的需求不需要优化。
S,mise图
图46
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U，magnitude
图4.7
4.3 减速轴优化设计
根据图表48可得：由于本文所选的减速器主轴的材料为45号钢，所对应的许用应力为3040MPa，而经过有限元的分析与计算在减速轴一端施加的100N/M的扭矩所对此减速轴内部造成的最大应力为4.2*E^2MPa，显然所产生的应力小于45号钢的许用应力。因此在本轴在静力学结构上符合设计要求不需要再进行近一步的优化。
常用材料的[τ]值和C值
轴的材料
Q235，20
35
45
40Cr，35SiMn
[τ]/MPa
1220
2030
3040
4052
C
160135
135118
118107
10798
图表4.8
4.4 本章小结
本章主要简单的介绍了HYPERMESH与ABAQUS软件的工作流程，把减速器主轴的三维实体模型导入Hypermesh中进行网格划分，附材料，和加约束和扭矩。再把赋值之后的模型导入ABAQUS中进行有限元的分析。并借此得出优化的结论。
结束语
经过几个月的努力和学习，本科及毕业论文至此告一段落。为期一个多月的设计验算让我学习到了很多，在此非常感谢在论文完成的过程中尽心尽责为我们付出的老师和各位东南大学的学长们。在此我非常忠诚的跟他们说一声谢谢！
在做毕业设计的过程中我学习到了很多在课程中学习不到的内容，有限元分析部分不是我们专业的专业课程。在选择减速器主轴三维建模及有限元分析这个课题以后，我的心中也是充满了困惑，由于对Hypermesh和ABAQUS软件的一无所知，我们对有限元分析也是一无所知，在老师和学长们答疑和解惑以后我对有限元分析的主要作用有了初步的了解。后期学长帮我们装Hypermesh和ABAQUS软件，并教受我们各个软件的功能及使用技能。在一段时间的摸索和使用以后，我逐渐对这两个软件有了大致的理解，并掌握了其基本操作技术。
在了解了ABAQUS有限元分析软件以后，我才发现CAE软件的方便与便捷。我在CAD计算机辅助设计软件中将给定的二维图装换为三维实体之后以XT的格式导出输入Hypermesh中进行网格划分。目的是将完整的模型分为多个单位体用特定的方式连接起来，在受力的情况下以每个单元体受力为计量单位分汇总成整个实体的受力、变形状况。其次是加载荷和约束。Hypermesh的主要功能就是将模型在分析之前进行预处理。其中加载荷和约束是最重要的一步。加约束即是在软件中将模型在现实中所受到的约束模拟到软件中。同样的道理载荷也是将现实工作中可能遇到的扭矩、力进行数字化最终分析出在现实状态中工件是否能承受所给定力带来的应力与位移。最终将画完网格、附完材料、加过载荷及扭矩的的模型以INP的格式导出输入到ABAQUS软件中进行有限元分析，由于本论文只针对工件的静力分析所以得出了U（工件内部位移图）和S（工件内部应力图）两张分析图。我们根据这两幅图数值大小来与材料所能承受的许用应力与最大变形量来比较。如果小于材料本身的许用应力和最大变形量即此减速轴符合产品基本需求，当然这仅仅是最基本的分析。后续还有很多方面需要考虑，但是本文仅做静力分析所以不进行下一步的研究。
未来的毕业后，我依然会从事有限元方向的工作与研究。今天的课题是为以后的工作打下的基础。非常感谢老师在这段时间内对我的教导与帮助，我会让今天的学习在以后发的日子里继续发光发热。谢谢！
致 谢
四年的大学时光转眼即逝，如今又要面临离别。现在回想起来这四年的时光，脑海中满是回忆与感谢。感谢各位老师在这四年对我们的谆谆教导，感谢各位同学在生活中对我的无私帮助，感谢在毕业季依然有我们的毕业设计的老师在为我们的毕业而操劳，感谢母校在这四年来对我们的栽培，感谢父母在这四年中为我无悔的付出，感谢自己在这四年中默默的努力没有让这四年白费。
在四年前我有幸考入三江学院机械工程学院数控专业，如今即将走向工作岗位。在完成毕业设计的五个多月的时间里，经过了自己的学习，图书馆查阅资料查阅资料，老师不厌其烦的教导终于在本日完成了我的毕业设计。这也是各位老师、学工部、校领导大力帮助与勉励的成果。在此我谨代表我个人对于学校各位领导，机构的帮助表示感谢！我更要感谢我毕业设计辅导老师张建润教授，我的班级辅导员封波老师，我的助理学长贾雪学姐，姜婉学姐和石统蒙学长。张建润导师为人师表，工作勤勤恳恳，知识渊博，平易近人。在我学习和论文设计期间不仅传授了做学问的秘诀，还传授了做人的准则，这些都将使我终生受益。还有各位的学长学姐，无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到各位学长学姐的悉心指导与帮助。我愿借此机会向张建润教授、封波老师、贾雪学姐、姜婉学姐、石统蒙学长表示衷心的感谢！回顾四年学习期间的日日夜夜，自己的点点滴滴，酸甜苦辣让我能顺利完成我的学业而感到欣慰。欣慰之余，我要向关心和支持我学习的所有领导、老师、同学、室友和朋友们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心、关注和支持！
把模型从hypermesh软件中以inp格式的格式导入abaqus中。首先设置工作目录，后期所有的文件都会存在这个工作目录中，如下图4.4所示，
图4.4
4.2.2 建立JOB,分析结果
建立JOB并进行计算分析结果如图4.5所示
图4.5
4.2.3 计算结果
在计算完全结束以后即可得出相应的计算结果，我们可以看到得出的结果在显示的状态下我们可以得出S,mise的减速轴内部应力图（图4.6）和U，magnitude减速轴实体位移图，我们可以根据这两幅图中的所受应力的大小和减速轴实际的许用应力相比较，若计算出的应力大于许用应力则减速轴不符合要求需要对减速轴的设计进行优化。如果计算得出的应力小于许用应力则此减速器主轴的设计符合实际的需求不需要优化。
S,mise图
图46
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U，magnitude
图4.7
4.3 减速轴优化设计
根据图表48可得：由于本文所选的减速器主轴的材料为45号钢，所对应的许用应力为3040MPa，而经过有限元的分析与计算在减速轴一端施加的100N/M的扭矩所对此减速轴内部造成的最大应力为4.2*E^2MPa，显然所产生的应力小于45号钢的许用应力。因此在本轴在静力学结构上符合设计要求不需要再进行近一步的优化。
常用材料的[τ]值和C值
轴的材料
Q235，20
35
45
40Cr，35SiMn
[τ]/MPa
1220
2030
3040
4052
C
160135
135118
118107
10798
图表4.8
4.4 本章小结
本章主要简单的介绍了HYPERMESH与ABAQUS软件的工作流程，把减速器主轴的三维实体模型导入Hypermesh中进行网格划分，附材料，和加约束和扭矩。再把赋值之后的模型导入ABAQUS中进行有限元的分析。并借此得出优化的结论。
结束语
经过几个月的努力和学习，本科及毕业论文至此告一段落。为期一个多月的设计验算让我学习到了很多，在此非常感谢在论文完成的过程中尽心尽责为我们付出的老师和各位东南大学的学长们。在此我非常忠诚的跟他们说一声谢谢！
在做毕业设计的过程中我学习到了很多在课程中学习不到的内容，有限元分析部分不是我们专业的专业课程。在选择减速器主轴三维建模及有限元分析这个课题以后，我的心中也是充满了困惑，由于对Hypermesh和ABAQUS软件的一无所知，我们对有限元分析也是一无所知，在老师和学长们答疑和解惑以后我对有限元分析的主要作用有了初步的了解。后期学长帮我们装Hypermesh和ABAQUS软件，并教受我们各个软件的功能及使用技能。在一段时间的摸索和使用以后，我逐渐对这两个软件有了大致的理解，并掌握了其基本操作技术。
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未来的毕业后，我依然会从事有限元方向的工作与研究。今天的课题是为以后的工作打下的基础。非常感谢老师在这段时间内对我的教导与帮助，我会让今天的学习在以后发的日子里继续发光发热。谢谢！
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四年的大学时光转眼即逝，如今又要面临离别。现在回想起来这四年的时光，脑海中满是回忆与感谢。感谢各位老师在这四年对我们的谆谆教导，感谢各位同学在生活中对我的无私帮助，感谢在毕业季依然有我们的毕业设计的老师在为我们的毕业而操劳，感谢母校在这四年来对我们的栽培，感谢父母在这四年中为我无悔的付出，感谢自己在这四年中默默的努力没有让这四年白费。
在四年前我有幸考入三江学院机械工程学院数控专业，如今即将走向工作岗位。在完成毕业设计的五个多月的时间里，经过了自己的学习，图书馆查阅资料查阅资料，老师不厌其烦的教导终于在本日完成了我的毕业设计。这也是各位老师、学工部、校领导大力帮助与勉励的成果。在此我谨代表我个人对于学校各位领导，机构的帮助表示感谢！我更要感谢我毕业设计辅导老师张建润教授，我的班级辅导员封波老师，我的助理学长贾雪学姐，姜婉学姐和石统蒙学长。张建润导师为人师表，工作勤勤恳恳，知识渊博，平易近人。在我学习和论文设计期间不仅传授了做学问的秘诀，还传授了做人的准则，这些都将使我终生受益。还有各位的学长学姐，无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到各位学长学姐的悉心指导与帮助。我愿借此机会向张建润教授、封波老师、贾雪学姐、姜婉学姐、石统蒙学长表示衷心的感谢！回顾四年学习期间的日日夜夜，自己的点点滴滴，酸甜苦辣让我能顺利完成我的学业而感到欣慰。欣慰之余，我要向关心和支持我学习的所有领导、老师、同学、室友和朋友们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心、关注和支持！
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