随着计算机技术的高速发展，CAE技术在世界范围内日益得到普及，并且正在向CAE与设计的一体化和智能化方向飞速发展。本书以CAE软件为载体，针对典型工程问题进行案例分析和讲解，主要内容包括膜片橡胶块联轴器强度及静刚度性能分析、联轴器动刚度性能和振级落差特性分析、膜片橡胶块联轴器温度场分析、气胎摩擦离合器动态结合特性分析、渐开线斜齿轮的滚齿加工仿真与加载接触分析、摆线针轮减速器加载接触分析、谐波齿轮加载接触分析等。
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前言
第1章 膜片橡胶块联轴器强度及静刚度性能分析 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 弹性联轴器发展现状 2
1.3 高弹性联轴器基本结构 3
1.4 橡胶材料的超弹性本构模型 4
1.5 橡胶材料不同本构模型的材料常数 7
1.5.1 橡胶材料的应力-应变关系 7
1.5.2 橡胶材料应力-应变关系的实验测试 9
1.5.3 应力-应变状态及最大应变组合 10
1.5.4 应力-应变拟合曲线和实测曲线误差 11
1.6 联轴器有限元模型的建立 14
1.6.1 大型橡胶式联轴器的额定工况 14
1.6.2 联轴器网格划分 14
1.6.3 橡胶块模型中帘线的定义 23
1.6.4 联轴器模型约束、载荷的施加 26
1.7 大型膜片橡胶块联轴器静力学特性研究 27
1.7.1 联轴器数值计算的非线性问题及解决方案 28
1.7.2 橡胶材料对联轴器刚度及强度的影响 34
1.8 小结 40
本章常见问题及解决方案 40
参考文献 41
第2章 联轴器动刚度性能和振级落差特性分析 43
2.1 研究背景及意义 43
2.2 联轴器有限元模型 43
2.3 联轴器动刚度性能分析 44
2.3.1 黏弹性材料参数的设定 44
2.3.2 约束和载荷的确定 45
2.3.3 橡胶材料的动刚度特性 45
2.3.4 膜片橡胶块联轴器动刚度计算结果和分析 48
2.4 联轴器振级落差特性分析 51
2.4.1 振级落差计算方法的选择 52
2.4.2 联轴器的材料参数及边界条件 52
2.4.3 膜片橡胶块联轴器的模态分析及结果 54
2.4.4 膜片橡胶块联轴器的振级落差分析及结果 57
2.5 小结 64
本章常见问题及解决方案 67
参考文献 68
第3章 膜片橡胶块联轴器温度场分析 69
3.1 研究背景及意义 69
3.2 橡胶块部件的生热原理 70
3.2.1 橡胶块部件的功耗与生热 70
3.2.2 温度对橡胶块部件的影响 72
3.2.3 橡胶块部件传热方式分析 73
3.2.4 研究技术路线 74
3.3 橡胶块应变能计算 75
3.3.1 应变能计算方法 75
3.3.2 应变能计算结果 75
3.4 联轴器扭转载荷对橡胶块温度场的影响 78
3.4.1 条件假设 78
3.4.2 温度分析参数的确定 79
3.4.3 橡胶块温度场计算结果分析 81
3.4.4 橡胶块温升-扭矩近似公式 86
3.5 联轴器位移载荷对橡胶块温度场的影响 87
3.6 联轴器转速对橡胶块温度场的影响 89
3.6.1 联轴器不同转速下橡胶块的温升 89
3.6.2 橡胶块温升-载荷频率近似公式 91
3.7 小结 92
本章常见问题及解决方案 92
参考文献 93
第4章 气胎摩擦离合器动态结合特性分析 95
4.1 研究背景及意义 95
4.2 具体内容 97
4.2.1 主要内容 97
4.2.2 工作流程 97
4.3 气胎摩擦离合器几何及有限元模型 97
4.3.1 气胎摩擦离合器几何模型的建立 97
4.3.2 各个模型结构的材料属性 100
4.3.3 气胎模型中帘线的定义 100
4.4 气胎摩擦离合器网格单元选择 101
4.5 Abaqus前处理 102
4.6 船用气胎摩擦离合器结合过程仿真分析 103
4.6.1 离合器多体系统动力学模型的建立 103
4.6.2 转动副和主动端设置 105
4.6.3 气胎摩擦离合器固定副的设置 105
4.6.4 气胎摩擦离合器接触的设置 105
4.6.5 材料和转动惯量的设置 105
4.6.6 气胎摩擦离合器阻力矩的设置 105
4.7 气胎的充气过程模拟 106
4.8 加速度总振级的计算 106
4.9 无芯轴气胎摩擦离合器仿真结果分析 107
4.9.1 气胎不同充气时间的结合冲击性能仿真比较 107
4.9.2 气胎刚度分析 112
4.10 带芯轴模型的弹性联轴器参数设定 115
4.11 带芯轴不同径向偏心工况下仿真结果分析 117
4.11.1 不同径向偏心工况下的角速度结果 118
4.11.2 不同径向偏心工况下的接触反力结果 121
4.11.3 不同径向偏心工况下的各零部件角加速度结果 124
4.12 小结 125
本章常见问题及解决方案 126
参考文献 128
第5章 渐开线斜齿轮的滚齿加工仿真与加载接触分析 129
5.1 研究背景及意义 129
5.2 建立分析模型 129
5.2.1 齿轮的关键参数及各参数间的关系 130
5.2.2 滚齿原理简介及滚刀建模 132
5.2.3 滚齿运动分析及齿轮切制 136
5.2.4 仿真加工方法简介 138
5.2.5 齿轮加工仿真 138
5.2.6 齿面精度 144
5.3 仿真模型的前处理 146
5.3.1 仿真模型的重构 146
5.3.2 网格模型的建立 149
5.4 有限元分析 152
5.4.1 齿根双圆弧齿轮分析 152
5.4.2 齿轮结构的优化及效果验证 155
5.5 小结 157
本章常见问题及解决方案 158
参考文献 159
第6章 摆线针轮减速器加载接触分析 160
6.1 研究背景及意义 160
6.2 摆线针轮减速器的结构及啮合原理 161
6.2.1 摆线针轮减速器的结构 161
6.2.2 摆线针轮减速器传动比计算 162
6.2.3 摆线齿廓形成原理及齿廓方程 164
6.3 摆线针轮减速器三维建模 166
6.3.1 摆线轮的参数化建模 166
6.3.2 摆线针轮减速器中其他零部件的三维建模 167
6.3.3 摆线针轮减速器中各零部件的装配 167
6.3.4 摆线针轮减速器的运动仿真 168
6.4 有限元模型 169
6.4.1 三维模型简化及导入 169
6.4.2 Abaqus前处理分析 169
6.5 摆线针轮减速器的应力分析 173
6.5.1 摆线针轮减速器瞬时啮合接触分析 173
6.5.2 摆线针轮减速器接触分析 174
6.6 基于Abaqus减速器传动误差分析 175
6.6.1 传动误差定义 175
6.6.2 载荷对传动误差的影响 175
6.7 基于Abaqus的摆线针轮减速器回差分析 176
6.7.1 回差的定义 176
6.7.2 摆线针轮减速器几何回差的影响因素 176
6.7.3 基于Abaqus的摆线针轮减速器几何回差分析 177
6.7.4 基于Abaqus的摆线针轮减速器弹性回差分析 177
6.8 小结 178
本章常见问题及解决方案 179
参考文献 181
第7章 谐波齿轮加载接触分析 182
7.1 研究背景及意义 182
7.1.1 谐波齿轮简介 182
7.1.2 谐波齿轮传动原理 183
7.1.3 主要分析难点及流程 183
7.2 三维模型的建立与装配 184
7.3 基于HyperMesh的几何模型网格划分 189
7.3.1 三维模型的导入 190
7.3.2 柔轮网格划分 190
7.3.3 刚轮网格划分 192
7.3.4 杯体网格划分 192
7.3.5 网格质量检查 193
7.3.6 网格数据导出 194
7.4 基于Abaqus的有限元模型建立 194
7.4.1 文件导入 194
7.4.2 材料设置 194
7.4.3 创建分析步 195
7.4.4 定义相互作用 196
7.4.5 载荷和边界条件 197
7.4.6 作业处理及重启动分析 198
7.5 分析结果及后处理 198
7.5.1 云图的处理 198
7.5.2 曲线图的生成 199
7.5.3 传动误差分析 200
7.5.4 回差分析 204
7.6 求解接触应力的局部网格加密方法 207
7.6.1 网格局部加密处理方法 207
7.6.2 分析效果对比 208
7.7 齿形设计对传动噪声的影响 209
7.8 小结 210
本章常见问题及解决方案 211
参考文献 212
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