MASTA核心模块

核心模块1. 建模 (2)1.1轴的建模 (6)1.1.1编辑轴的几何特征 (6)1.1.2定义轴的材料属性 (14)1.1.3 定义轴的空间位置 (15)1.2圆柱齿轮的建模 (19)1.2.1编辑齿轮的几何特征 (19)1.2.2齿轮的安装及齿轮体的建模 (23)1.2.3定义齿轮的材料属性 (27)1.2.4 定义齿轮的空间位置 (29)1.3轴承的建模 (30)1.3.1 轴承的添加与选型 (30)1.3.2 轴承的安装 (32)1.3.3 定义轴承的空间位置 (35)1.6载荷工况与载荷谱定义 (35)1.6.1定义输入和输出功率流 (35)1.6.2 定义工况 (37)1.6.3 定义载荷谱 (38)2. 功率流分析 (40)2.1 运行功率流分析 (40)2.2 查看功率流分析结果 (41)2.3模型的3D动态显示 (42)3. 系统变形分析 (43)3.1 系统变形分析 (43)3.2 查看结果 (43)在核心模块中，可进行传动系统的建模，加载和静力学分析等工作。

具体内容如下。

1. 建模在“设计”模式下完成传动系统的建模。

推荐的建模的顺序是：对于平行轴的模型，先建立所有轴的模型，将轴的空间位置确定，然后定义其他的零件如齿轮、轴承、联接器等；对于相交轴的模型，先建立相交轴上的齿轮模型，然后定义相应的轴、其他齿轮、轴承、联接器等。

打开MASTA后，系统默认处于设计模式。

当处于其他模式时，点击模式工具栏上的设计按钮，可以切换到设计模式，如下图所示。

设计模式在命令操作区输入零部件，在结果显示区的二维显示模式下，使用建模工具栏完成零部件的定位、装配等工作。

建模工具栏上各按扭的功能如下：显示、隐藏尺寸在包含垂直轴时，可选择不同的轴使之处于水平位置定义各轴X-Y平面内的相对位置装配、连接零件编辑轴的形状z模型结构在设计模式下输入模型时，为了使模型层次分明，易于查看显示和分析结果，一般将模型定义为总成、部件、子部件、零件模型几个阶梯层次。

下图为一个典型的模型结构。

新建一个模型时，系统默认整个模型的名称为New Design（用户可根据设计内容自定义）。

右击New Design（或自定义名），从菜单中选择要添加的对象（只有在部件以上层才可添加所需下层的对象，因此，要添加一个部件，需先建立该部件层，再在部件层下添加部件的所属零件）：其中Assembly添加总成部件Gear Sets 添加齿轮副，在子菜单中选择相应齿轮副Couplings 添加联接器，在子菜单中选择相应的类型Bearing添加轴承Shaft添加轴Oil Seal 添加油封Power Load添加功率载荷Point Load添加点载荷Datum添加基准Housing添加壳体Measurement Point 添加测量点Imported FE 导入壳体和异形轴等零部件的有限元模型 External CAD Model… 添加外部的CAD模型右击添加的对象，可选择与此零部件相关的操作：其中Delete将选择的对象删除Rescale按比例缩放选择的对象Import导入其他模型中的对象Export导出选择的零部件Move Up在结构图中将选择的对象上移Move Down在结构图中将选择的对象下移Duplicate复制选择的对象Hide Part隐藏选择的对象z属性在Properties选项卡中定义对象的属性参数。

通过属性参数，定义对象的几何尺寸、特证、力学性能等。

在该选项卡上端的下拉列表中选择要定义参数的对象：在下方的参数栅格中定义相关参数：选择的对象不同，属性表中的参数也不同。

1.1轴的建模MASTA软件中，将轴分为两种类型，一种是结构特征对称的轴，称为标准轴；一种是结构特征不对称的轴，称为异形轴，但是也有一些结构对称，但在轮辐上打孔、或者是常见的异形轴有行星架、不规则的轮辐等。

标准轴在核心模块中即可建立，异形轴要使用MASTA软件的结构柔性模块来完成，相关内容请参见MASTA软件的结构柔性模块培训手册。

下面详述标准轴的建模过程。

1.1.1编辑轴的几何特征轴的几何特征包括外形轮廓特征和内部孔特征。

每种类型里又可能有台阶面、斜面等特征。

z创建一根光轴在设计模式下，右键单击总成或部件，从菜单中选择Add > Shaft：在弹出的对话框中输入轴的数值：在此对话框中，可定义轴的名称，轴的总长（Length），外径（Outer Diameter）和内孔（Bore）。

点击Ok按钮后，软件自动生成轴的二维及三维模型：轴的二维模型轴的三维模型z外形轮廓特征和内部孔特征编辑外形轮廓特征：在建模工具栏中选中轴外形编辑图标，确认图形下方的当前页面为外部（Outer）时，即可编辑外形轮廓。

编辑内部孔特征：在建模工具栏中选中轴外形编辑图标，确认图形下方的当前页面为内部（Inner）时，即可编辑内部孔特征。

z改变轴径定义改变轴径的轴向位置。

选中轴，将鼠标置于轴中间，当出现一条虚线时，点击鼠标左键：在弹出的对话框中定义轴向位置，该值以轴的最左端为基准：将鼠标置于轴的外径，当出现一个上下箭头时，按住鼠标左键上下拖动至任意位置后释放：在弹出的对话框中定义轴的外径：完成后，三维显示如下：z编辑轴截面时轴向位置的基准前已述及，在编辑轴截面过程中，定义轴向位置时，软件默认以轴的最左端为基准。

另外，MASTA允许用户定义相对参考点，具体方法如下：假设编辑下一个截面时，希望以上一个点为基准。

先将鼠标置于上一个点直至该点变为红色：移动鼠标，点击左键。

这时弹出如下对话框：其中：Offset Relative to Selected Point 以选中的点为基准定义轴向位置，向右为正，向左为负Offset From Shaft Datum 以轴的基准（通常为轴的最左端）定义轴向位置两个选项，任意定义一个即可。

点击Ok后，二维图显示如下：z点的操作轴上的每个点，图形下方的页面上有相应的点与其对应。

如图示，选中某个点，通过右键菜单可以对点进行插入（Insert）、删除（Delete）、复制（Copy）和粘贴（Paste）操作。

如果从下图中选择删除：即形成斜面特征：应用上面介绍的方法，同样可以对孔特征进行编辑。

1.1.2定义轴的材料属性要定义轴的材料属性，先选中相应的轴，点击Properties，选择Material项，选择Default Material。

在出现的对话框中定义轴材料的各项属性：1.1.3 定义轴的空间位置z 定义各轴在XY 平面内的位置点击工具条中的按钮，在出现的对话框中进行定义：注，直角坐标和极坐标任选一种进行定义。

z 定义各轴在Z 方向的位置再次点击工具条中的按钮，退出坐标状态，然后点击按钮，按照给定的Z 坐标，分别定义轴的Z 坐标位置。

选择要定位的零件选中要定义的轴，此时在图形下方会出现如下表格：在Measure Relative To框中选择轴的定位基准。

在下图处选择从轴的哪个位置相对基准定位：在定义完各轴的空间位置后，建议将每个轴的Positon Fixed属性设置为Yes，便于后面其他零件的安装。

注：软件在启动后自动会生成一个默认基准：用户根据需要，可以添加其他基准，方法如下：定义添加基准的名称：以默认基准对添加的基准进行定位：添加完新基准后，在Measure Relative To框中即可选择新的基准进行定位：1.2圆柱齿轮的建模1.2.1编辑齿轮的几何特征MASTA中齿轮完全通过参数来定义，齿轮的二维和三维模型自动生成。

z齿轮副与齿轮链两个齿轮啮合形成的是齿轮副，按如下方式添加：在出现的对话框中定义齿轮的主要参数：在属性列表中定义其他参数：两个以上齿轮啮合形成的是齿轮链，按如下方式添加：在弹出的对话框中定义齿轮链的名称及齿轮的个数：在齿轮链的属性列表中定义齿轮的参数。

z齿轮参数定义的说明1．输入齿轮的属性参数时，遵循先主后次原则，即先输入齿轮副的主参数，如模数、螺旋角、压力角、齿数等，然后再输入其他参数，如变位系数、齿顶圆/齿根圆直径等。

2．在齿轮的属性参数中，Chamfer Angle 输入下图中的角度a，Diameter Chamfer输入下图中d 值的2倍，即2d。

3．对于齿轮属性参数Fillet Roughness和Flank Roughness，软件默认单位为Rz，这不符合中国的使用习惯，请在输入参数前通过以下方法将单位更改为Ra。

选择菜单Edit > Settings…，在打开的对话框中作如下选择：1.2.2齿轮的安装及齿轮体的建模z齿轮的安装齿轮一般与轴进行安装。

在“设计”模式下，选中建模工具栏中的“装配”图标：用鼠标左键点击要装配的齿轮，并按住拖至相应的轴上，释放鼠标，出现确认对话框：如果发现安装不正确，可点击上图中Delete （删除）按钮进行删除。

齿轮副或齿轮链中其他齿轮的安装与此类似。

z 齿轮体的建模将齿轮安装到轴上后，通过如下方式创建齿轮体：弹出如下对话框：点击Ok后，对齿轮体按轴的编辑方法进行编辑：注意：对于齿轮体为下图所示“工”字形的齿轮，不要将齿轮的齿根圆作为齿轮体的外径，而应使用图中的D2作为外径。

MASTA建模后图形如下所示：1.2.3定义齿轮的材料属性在Properties选项卡上选择每对齿轮副，找到Material项。

点击按钮，在弹出的对话框中选择Default Material作为每个齿轮的材料。

Default Material的参数是不可更改的。

用户可以右击对话框中左上角的列表框，从弹出的菜单中选择Add添加新的材料。

为新材料输入名称，点击Ok。

如果材料为ISO材料（即ISO Material Type没有设置为Custom Material），S-N曲线形状遵循ISO6336标准定义。

S-N曲线的高度由许用应力确定。

Allowable Stress Number的值受Quality Grade和Surface Hardness的影响。

Quality Grade从低到高有ML、MQ和ME三个选项。

一般情况下，质量等级越高，许用应力值也越大。

表面硬度范围在Surface Hardness Range中定义。

点击该参数左端的加号，可查看定义的表面硬度最大、最小值。

表面硬度值越高，许用应力值也越大。

如果修改Quality Grade和Surface Hardness的值，仍无法获得要求的Allowable Stress Number 值，用户可以将User Specified Allowable Stress Number设置为Yes。

这时程序将忽略Quality Grade和Surface Hardness的值。

如果要输入自定义的材料S-N曲线，需将ISO Material Type设置为Custom Material。