ANSYS学习讲义-8.几何建模实例

花键为例说明花键的建模过程和方法，矩形花键基本几何尺寸和键槽截面 尺寸如图所示，命令流中没有考虑键槽部分。 下面给出矩形外花键自顶向下建模方法，也可采用自底向上方法。
齿宽B
a c×45°
大径D
小径d
d1 d
D
!EX2.3矩形花键建模命令流 finish$/clear$/prep7 !定义花键参数-----------------------------------------------------------------------------nd=10$wd=12$ b=4$ n=6$ l0=20 !花键小径、大径、齿宽、齿数和花键长度 ref=360/n$*afun,deg !定义每齿范围所对应的α角度，并设角度单位为度 allb=nd*sin(ref/2) !求得在小径、大径和齿数一定时所允许的齿宽 *if,b,gt,allb,then !如果齿宽不合理则采用允许齿宽的一半 b=nint(allb/2)$*endif cyl4,,,nd/2,,,ref/2 !创建半径为Nd/2圆心角为REF/2的圆面 cyl4,,,wd/2,,,ref/2 !创建半径为Wd/2圆心角为REF/2的圆面 aptn,all !分割上述两个面（布尔运算） wpoff,,b/2$wprota,,90 !移动工作平面Y=B/2并旋转 asbw,3$adele,4,,,1 !切分面A3，并删除面A4 arsymm,y,all$aadd,all !以Y轴对称生成上述面，并相加形成一齿面 wpcsys$csys,1 !工作平面归位，且设置柱坐标系
2.6 几何建模实例
2.6.1 弹簧 按力学行为弹簧可分为压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧及 弯曲弹簧；按弹簧外形可分为螺旋弹簧、蝶形弹簧、环形弹簧 和板簧等。 仅就单个弹簧进行力学分析时，可采用3D实体单元进行模 拟，以分析弹簧的各种力学行为及其参数；如果将弹簧与结构 共同分析，可采用弹簧单元，其实常数可采用单个实体弹簧分 析得到的参数或弹簧本身的出厂参数。 圆柱形压缩弹簧和拉伸弹簧的节距不同，但建模方法是相 同的。基本方法都是利用面沿路径拖拉创建体，ANSYS命令 众多，具体方法可多种多样。
15～30° P P 8
3H 8 d H 8 H 4 5H 8 H
dw
α b S
d d2 d1
c k l
P 2 P 4
!ex2.2螺栓杆建模命令流 Finish$/clear$/prep7 !1.定义几何参数---------------------------------------------------------------------------d=20$ l=60$ b=46 !公称直径=外螺纹大径、螺杆长度、螺纹长度 p=2.5$ dw=28.2$smax=30 !螺距、dw的最小值、S最大值，可据公称直径查得 kgc=12.5$c=0.8 !k公称值、c的最大值 refa=60 !齿形角60°，标准螺栓采用值 *afun,deg !设置角度单位为度 h=0.5*p*cos(refa/2)/sin(refa/2) !计算参数H d1=d-2*5/8*h$d2=d-2*3/8*h !外螺纹小径、!外螺纹中径 dbangl=30 !螺杆头部正六棱柱的倒角 tkpd=30 !齿部螺旋线两关键点所对的圆心角度
1.要求一律用A4纸打印。 2.电子命令流，可发送到 wangxm@ 主题：xxx作业1 3.请在05.12.31前上交.
2.6.2螺纹
螺纹联接是最为常用的联接形式。螺纹除有外螺纹和内螺 纹之分外，螺纹可分为圆柱螺纹和圆锥螺纹，其中最常用的是 圆柱螺纹。常用螺纹按牙形主要有普通螺纹、管螺纹、矩形螺 纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等，其特点和应用各不相同。 螺纹在几何模型的创建过程中其基本方法也是创建螺旋线、 创建牙形截面、拖拉面创建体等步骤。而内外螺纹无非是略加 修改参数即可，这里仅以螺栓联接中的螺杆为例介绍其建模过 程，采用GB5782-86-Md×L系列螺栓，其螺栓几何尺寸和螺纹如 图所示。
!9.螺杆头倒角，即对正六棱柱倒角。采用球体相减完成-------------------------vsel,none$rq=smax/2/sin(dbangl)$wpoff,,,kgc-rq*cos(dbangl) sphere,rq,rq+kgc$*get,v5,volu,0,num,min$allsel vsbv,v4,v5$wpcsys$numcmp,all
2.6.3 花键
花键按齿形分为矩形花键和渐开线花键两种，按形式又分为 内花键和外花键。矩形花键的齿廓为矩形；渐开线花键的齿廓 为渐开线，按分度圆压力角的不同又分为30°压力角渐开线花 键和45°压力角渐开线花键（也称三角形花键）两种。 其建模基本方法为先创建键齿，再利用复制命令复制各个 键齿，生成花键断面；拖拉或偏移面创建花键体。下面仅以矩形
!3.在螺旋线端部创建齿截面-------------------------------------------------------------CSYS,0 !设置直角坐标系 km=kpinqr(0,14) !查得当前关键点最大号 k,km+1,d1/2,,-3*p/8 !创建4个关键点 k,km+2,d1/2,,3*p/8$k,km+3,d/2,,p/16$k,km+4,d/2,,-p/16 a,km+1,km+2,km+3,km+4 !由关键点创建齿截面 VDRAG,1,,,,,,L1cm !拖拉齿截面创建体 numcmp,all !压缩图素编号
!10粘接运算。如果不能粘接，则可通过调正布尔容差或将TKPD设置更小些，例如将 !参数TKPD=10，则可将所有体粘接在一起。建议采用后者，而不建议改变布尔容差。
!vglue,all $/view,1,1,1,1$/ang,1,-60,ys,1$vplot 以上命令流可创建完整的螺杆，其它形式的螺杆或螺母均可 采用类似的方法建模。
!4.创建圆柱体（未考虑退刀槽）---------------------------------------------------------wpoff,0,0,-3*p/8 !移动工作平面 cyl4,,,d1/2,,,,b !创建圆柱体 v1=vlinqr(0,14) !查得当前体最大编号 !5.创建部分螺杆的圆柱体及头部圆柱体-----------------b$cyl4,,,d/2,,,,l-b$v2=v1+1 wpoff,,,l-b$cyl4,,,dw/2,,,,c$v3=v1+2 !6.螺杆头部,正六边形棱柱------------------------------------------------------------------rprism,c,kgc,6,,,smax/2$v4=v1+3
簧丝直径
节距
弹簧中径
1. 整圈数圆柱形螺旋弹簧的 建模 整圈数时，弹簧的建模 方法可先创建1/2螺旋线，然 后利用对称性生成一圈的螺 旋线；在螺旋线端部创建簧 丝断面，然后沿路径拖拉该 面创建一圈簧身；利用体复 制生成其它部分。
图2-2 弹簧几何参数
!ex2.1A-整圈数圆柱形螺旋弹簧的几何建模 finish$/clear$/prep7 !1.定义弹簧参数------------------------------------------------------------------------------------d=4 !簧丝直径 c=8 !旋绕比，簧丝直径不同，旋绕比的范围也不相同 n=10 !圈数（设为整数），即螺旋线的圈数 dz=c*d !弹簧中径，即螺旋线的直径 t=dz/2.5 !节距(螺距) *if,t,lt,d,then$t=d$*endif !节距的最小值为簧丝直径，拉伸弹簧的t=D !2.创建一圈螺旋线---------------------------------------------------------------------------------csys,1 !设置当前坐标系为柱坐标系 k,1,dz/2,0,-t/2$k,2,dz/2,180!创建两个关键点 l,1,2 !创建半圈螺旋线 csys,0 !设置直角坐标系 lsymm,z,1$lsymm,y,2,,,,,1 !利用对称性生成另外半圈螺旋线 nummrg,all$cm,l1,line !合并关键点，并将此两条线定义为元件L1 !3.在螺旋线端部创建簧丝截面-----------------------------------------------------------------kwpave,1$wprota,,90 !移动工作平面并旋转 cyl4,,,d/2 !创建直径为D的圆面（簧丝截面） !4.沿L1路径拖拉圆面创建体、复制体等----------------------------------------------------vdrag,1,,,,,,l1 !拖拉面创建体 vgen,n,all,,,,,t !复制体N次 nummrg,kp$wpcsys !合并关键点，并将工作平面归位
2. 任意圈数圆柱形螺旋弹簧的建模 当不为整圈数时，弹簧的建模方法可先创建螺旋 线；在螺旋线端部创建簧丝断面，然后沿路径拖拉该 面创建簧身。螺旋线每圈用4条线表达，即两关键点对 应的角度为90度，当然也可改变此值，例如命令流中 的90度改为10度等。
作业1： 编制如图所示命令 流文件，并将过程 用图形简单表示。
!7.螺杆齿部端倒角处理--------------------------------------------------------------------!以下创建两个圆锥体相减，形成空心锥体，再与螺杆齿部端体相减，作倒角
wpcsys cone,d,d,-3*p/8,(d-d1)/2-3*p/8$cone,d1/2,d/2,-3*p/8,(d-d1)/2-3*p/8 v5=vlinqr(0,14)$vsbv,v5-1,v5$v5=vlinqr(0,14) vsel,s,loc,z,0,2*p$vsel,a,,,v1$vsel,u,,,v5$cm,v2cm,volu vsel,a,,,v5$vsbv,v2cm,v5$allsel