电火花小孔机传动系统锥齿轮的有限元分析

王烜钦 孙华

摘要：本文电火花小孔机主轴箱、手轮等100多个零件进行三维设计后装配成整机、制作爆炸图、对电火花小孔机传动系统锥齿轮的有限元分析。本文通过是SolidWorks的COSMOS一款插件，主要功能是对典型部件锥齿轮做有限元分析。

关键词：锥齿轮;COSMOS;SolidWorks

1.引言

电火花加工机床因其加工原理的独特性而被列入特种加工机床行列，作为模具制造、零件加工不可缺少的重要设备，应用领域越来越广泛。电火花加工设备之一的电火花小孔机因受其加工领域的限制，自身功能的不足，长期以来只能是一种辅助设备，仅作线切割机床加工穿丝孔或加工一些小孔之用。随着电子工业的飞速发展，以及模具行业对小孔加工的日益增多，不仅要求能加工小孔，还要求加工的小孔精度高、速度快、控制性能好。这样，传统的手动小孔机已不能适应现代加工工艺的需要。对关键部件的有限元分析也成为一种设计的必须验证环节。

2.锥齿轮的有限元分析

（1）选择[工具][插件]，打开[插件]对话框，选中COSMOSWorks 2006复选框，单击确定。

（2）打开完成的零件图——锥齿轮.Sldprt。

图1 插件插入对话框图

（3）在COSMOSWorks 2006 Manager设计树中选中同步齿形带轮，右击，选择研究，添加锥齿轮的有限元分析——锥齿轮。

（4）右击实体，点击应用材料到所有，选择同步齿形带轮的材质为AISI304，单击确定。

图2 零件材质选择对话框图

（5）丝杠承受整个主轴的重力。主轴机体的重力大约是50kg，因为丝杠的t为4，求出角度，再根据这个角度以及计算出丝杠上受到的圓周力F，丝杠直径为d，扭距T=F*d/2，这样就能计算出丝杠的扭矩。而当齿顶啮合时，刚好处于单齿啮合区，故按一个轮齿受力考虑。轮齿齿宽中点处的齿顶圆。半径为19.8918mm，将丝杠的扭矩T除以齿顶圆半径d顶，最终得出轮齿上受到62.5 N的力。右击COSMOS/Works Manager中的载荷/制约，点击力，出现对话框，输入受力的数值。选择约束面，右击COSMOS/Works Manager中的载荷/制约，点击制约，选择底面为固定约束。完成锥齿轮的受力情况。右击COSMOS/Works Manager中的网格，点击生成，建立网格。

图3  制约/力示意图与网格划分

（6）右击锥齿轮，单击运行。则自动生成锥齿轮所受的应力，应变等受力情况。

（7）分别双击应力、位移、应变、变形中的图解得到各个效果图。

图4  锥齿轮端面应力分析与应变图

3.结论

通过对电火花小孔机传动系统锥齿轮的有限元分析我们可以验证初步设计后的重要部件的一些工作的具体情况。提高设备的可靠性。

参考文献：

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