基于ANSYS的基座皮带轮的受力分析

基于ANSYS的基座皮带轮的受力分析

摘要：对ANSYS软件做了简要介绍，利用Solidworks建立基座皮带轮三维建模，然后根据实际工作状况，用ANSYS Workbench对基座皮带轮进行有限元分析，从而确定皮带轮在受力时变形量、应力和应变的变化情况，进而为实际工作提出有效指导。

关键词：基座皮带轮；Solidworks；ANSYS Workbench；受力分析

Analysis of Internal Flow Field of Liquid Shunt Based on Fluent

Abstract: The Fluent analytic software for fluid is simply introduced, and the simulation of the internal flow field for simple liquid shunt. The pressure, velocity and pathlines are technologically analyzed too, and by changing the shut structure on multiple factors analysis and comparison, then got the best working status of the flow field.

Key words: shunt；Solidworks；ANSYS Workbench；force analysis

1 引言

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。皮带轮在实际生产中的应用广泛，本文对基座上皮带轮的受力做了简要的分析。

2 基座皮带轮的三维模型

根据实际尺寸和计算的需要，利用Solidworks对基座皮带轮进行三维建模，模型如图1所示。

图1 基座皮带轮的三维模型

3 在ANSYS Workbench中进行模型分析

3.1对实体模型的分割

将三维模型导入到ANSYS Workbench中生成的是一个整体，而在实际生产过程中皮带轮所受的力只是与皮带接触的一侧，因此要对模型进行分割后再分析，利用Tools Freeze对模型进行冻结，在Create中选择Slice，然后选择要切割的面对实体进行切割，结果如图2所示。

图2 在ANSYS Workbench中进行实体切割

3.2网格的划分

将已建好的三维模型导入到ANSYS Workbench中进行静态结构分析，皮带轮的材料设置为铸铁，同时基座的材料设置为灰口铸铁，利用Hex-Dominant和Body Sizing形式进行划分，该结构用15mm大小进行网格的划分，如图3所示。

图3 在ANSYS Workbench中进行网格化分

3.3施加约束和载荷

在ANSYS Workbench中利用supports displacement对基座的底面施加约束，使其固定在机床上，然后利用Loads Pressure对皮带轮的一侧施加大小为700M的载荷。如图4所示

图4 施加的约束和载荷

3.4分析计算

在施加约束后对模型进行分析计算，利用Deformation Total求解总体变形，利用Strain Equivalent（von-Mises）求解应变。所得结果如图5。

图5 Workbench中皮带轮的变形云图

4 结果分析

根据基座皮带轮的变形云图可以看出，皮带轮的最大变形发生在其左侧，变形量为0.5348mm，虽然变形的数值并不大，但在实际生产中由于皮带轮上的力是连续不断的，所以皮带轮在反复的冲击下其变形量将会不断的累积，其产生的影响是不可忽略的。从应变云图和应力云图可以看出，在皮带轮的V型槽处，键与皮带轮的连接处所产生的应变和应力最大。皮带轮在基座上的位置不同，最后分析得到的结果也不同，因此在实际生产中通过不断的改变带轮的位置和基座的构造可以使分析结果最佳，这对于提高工作效率，安全生产有很大的帮助。

5 结语

利用ANSYS Workbench对基座皮带轮进行了分析，并对分析结果做了简要说明。其结果与实际生产中基座皮带轮的工作原理吻合，对实际生产有重要的参考意义。从建模和分析过程中可以看出，建立正确的分析模型、设置模型参数并分析结果是计算中的重要环节。根据所得结果，通过改变皮带轮结构和安放的位置可以使皮带轮的工作效率大大提高，应在以后的设计中广泛应用。

参考文献:

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