SolidEdge软件在零件结构设计中的应用

SolidEdge软件在零件结构设计中的应用

【摘要】随着社会的进步和技术的发展，机械零件结构设计也从二维图纸设计发展为建立三维模型.本文应用SolidEdge软件完成传动箱各零件及其装配体，并对关键零件进行强度方面的校核，并结合传动箱的设计来研究SolidEdge 软件在零件结构设计中的应用。

【关键词】SolidEdge；传动箱；零件；结构设计

SolidEdge软件是目前机械领域常用三维建模软件之一，并于2009年公布了具有同步建模功能的SolidEdge ST版本，对传统模式进行了较大方面的改进，使得零件建模效率大大提高。本文采用的是SolidEdge ST4版本建立传动箱零件及其装配体，并结合其建立过程介绍该软件在零件结构设计中的应用。

1.SolidEdge软件同步建模及有限元分析介绍

同步建模通过加入操纵手柄（如图1所示）可以快速改变某一变量，例如可以拉伸、旋转、平移平面等，既可以由草图或图纸快速建立模型，还可以改变已有模型的形状尺寸。除此之外，还可以通过改变关联关系选择选项，确定是否改变与该变量相关联的其他变量，例如同心圆尺寸、对称对象的结构等。同步建模不仅在零件建模中能够加快模型的建立速度，还可以在装配体中改变零件结构，以消除零件干涉。

图1 SolidEdge ST4操纵手柄及其关联关系

与原有传统建模模式相比，SolidEdge软件除了加入了同步建模模式之外，还加入了零件有限元分析模块，其分析程序为内置的NX Nastran分析软件，能够对零件进行简单的有限元分析，计算类型包括：线性静态、正则模态和线性屈曲三种类型，可以校核零件的强度和刚度，具有操作简单，准确度高等特点。

2.传动箱主要零件的结构设计

零件结构设计由具体的设计方案和机械手册或经验确定，经过有限元计算或实验验证来确保零件强度、刚度、稳定性等满足实际需要。本文结合齿轮传动箱主要零件的具体设计来进行介绍。在选择齿轮机构之后，根据传递功率、传动比和中心距来确定齿轮传递等级和齿轮模数等。比如本文确定采用二级齿轮传动，选定模数等之后，通过查找相关资料，确定轮齿宽，在SolidEdge软件中输入齿轮参数，软件就可以自动校核齿轮强度，确保齿轮能够满足强度要求。当齿轮校核计算合格之后，软件会自动生成装配好的齿轮副。除了齿轮之外，对于轴承等可以通过查找工程手册来选定标准轴承。SolidEdge软件具有标准零件库，当轴承型号在标准件库中时，可以直接调用，否则需要自己建模或修改已有模型尺寸。

3.关键零件有限元分析

零件设计能够满足其原理要求之后，还需要对其进行强度、刚度等校核，确保零件能够满足安全性要求。SolidEdge软件现有版本引入了有限元分析部分，可以对零件进行简单的计算，本文以中间轴为例，介绍SolidEdge软件在零件分析中的应用。首先准备好要进行分析的模型，通常是自己建模，当然也可以通过通用格式导入UG、Pro/E等软件建立的模型。然后对选择网格划分类型对模型进行有限元处理，本文采用的是四面体网格，对其进行线性静态分析。零件材质选为结构钢，将中间轴两端固定，中间施加两边齿轮给与的合理及本身重力，选用网格的粗细程度选用中等（其中1为较粗糙，10为较精细，本文选用3）对零件进行网格划分，网格划分成功之后对其进行求解，最终得出有限元结果如图2

所示，零件最大应力小于屈服应力，能够满足其使用要求。

图2 中间轴有限元分析结果

4.传动箱装配

各零件模型建立好之后，需要通过装配关系将其装配起来。常用的装配关系有轴配合、面平齐、面贴合等。装配体建立之后，需要通过检查干涉来确定是否干涉，如有干涉，需对零件尺寸进行更改，装配体如下图3所示。

图3 齿轮传动箱装配体

5.结束语

综上所述，随着科学技术的进步发展，三维建模软件如雨后春笋出现，SolidEdge软件作为其中的佼佼者，在零件结构设计中的应用也越来越广泛。在机械零件及机械系统的设计过程中，零件装配是最为重要的也是最为关键的一步。在实际操作过程中，机械零件的生产和制造应用SolidEdge软件技术，可以极大地方便制造企业的生产过程，而且减少不断地减少了人力和物力的投入成本。