ANSYS Workbench机械工程应用精华30例 第4例.docx

1、ANSYS Workbench机械工程应用精华30例 第4例第4例 参数化建模实例斜齿圆柱齿轮的创建本例提示 通过斜齿圆柱齿轮的创建，介绍了ANSYS Workbench进行参数化建模的方法、步骤和过程。4.1 参数化建模基础参数化建模是用参数驱动模型，可以通过变更参数来修改模型和设计意图，同时又是优化设计的关键步骤。4.1.1 尺寸引用和提升参数创建草图和特征时，它们的特征由尺寸引用控制，如图4-1所示的圆的直径D1、拉伸距离FD1，修改这些尺寸即可修改几何体模型。a)草图的细节窗口 b)拉伸特征的细节窗口图4-1 尺寸引用可将尺寸引用提升为设计参数（Design Parameter），以进

2、行参数化数据交换。如图4-2所示，在细节窗口尺寸引用前的方框中拾取，出现“D”后即将该尺寸提升为设计参数。设计参数可以使用默认的名称，也可以重定义一个有意义的名称，例如Cylinder_D，后续操作将用该名称引用此设计参数。图4-2 提升尺寸引用为设计参数尺寸引用包括草图尺寸和特征尺寸两类。草图尺寸提升为设计参数时的默认名称为“参考平面.尺寸类型和顺序号”，例如XYPlane.D1；特征尺寸的默认名称为“特征类型及顺序号.尺寸顺序号”，例如Extrude1.FD1表示特征Extrude1的拉伸距离Depth（图4-1b），FD为Feature Dimension的缩写。4.1.2 参数管理器D

3、M用参数管理器对参数进行管理。如图4-3所示，可用3D几何体建模工具条上的按钮切换参数管理器窗口的开关。图4-3 参数管理器参数管理器窗口有三个标签用于参数管理。如图4-4a所示，Design Parameters标签用于设计参数的浏览和赋值，#符号用于注释。如图4-4b所示，Parameter/Dimension Assignments标签用于定义赋值表达式，以实现用设计参数驱动几何体模型尺寸。赋值表达式具有“参数=表达式”的形式，等式左边的参数可以是草图尺寸、特征尺寸或辅助变量，右边表达式是由+、-、*、/、（）、数值常量、草图尺寸、特征尺寸或辅助变量等构成的数学运算表达式，引用设计参数时

4、需用前缀。如图4-4c所示，Check标签用于计算和检查参数及表达式的值。 图4-4 参数管理器标签辅助变量指的是不直接定义草图或特征尺寸的参数，主要用于系数或常量，如图4-4所示的Width，辅助变量也可以作为设计参数使用（见实例）。数学表达式用符号表示指数运算、用符号%表示求模（a/b的余数）。数学表达式可以使用的数学函数有：绝对值函数ABS(x)、指数函数（即ex）EXP(x)、对数函数（即logex）LN(x)、开平方函数SQRT(X)、正弦函数SIN(x)（x用角度）、余弦函数COS(x)、正切函数TAN(x)、反正弦函数ASIN(x)、反正切函数ATAN(x)、反余弦函数ACOS(

5、x) 等，数学函数更具体的使用方法请查看ANSYS Workbench Help。4.2 问题描述图4-5为一实心式标准渐开线斜齿圆柱齿轮。已知：齿轮的模数mn=2mm，齿数z=24，螺旋角=10，其他尺寸如图所示，建立其参数化几何模型。图4-5 斜齿圆柱齿轮4.3 创建步骤1.在WINDOWS“开始”菜单执行ANSYS13 .0Workbench。2.创建项目A，并启动DesignModeler创建几何实体，如图4-6所示。3.选择在DesignModeler中创建几何体的长度单位为mm，如图4-7所示。 图 4-6 创建项目并启动DM 图 4-7 选择长度单位4. 在XYPlane上创建草

6、图Sketch1，画多段线近似渐开线齿廓并标注尺寸，如图4-8所示。图 4-8 画多段线和标注尺寸5.镜像直线，如图4-9所示。图 4-9 镜像直线6.对直线进行对称约束，保证参数化模型的齿槽两齿廓始终对称，如图4-10所示。7.绘制齿顶圆弧和齿根圆弧，如图4-11所示。 图 4-10 对称约束 图 4-11 绘制圆弧8.在XYPlane上创建新草图Sketch2，绘制圆和矩形，如图4-12所示。基于Sketch1和Sketch2将进行不同的拉伸特征，前者扩展类型为Add Material，后者扩展类型为Cut Material。图 4-12 绘制圆和矩形9. 对直线进行对称约束，使键槽左右对

7、称于平面y轴，如图4-13所示。10. 修剪掉图形中多余部分，形成内孔和键槽形状，如图4-14所示。 图 4-13 对称约束 图 4-14 修剪11.标注尺寸，如图4-15所示。为保证参数化建模时正确引用尺寸，应按图示顺序标注。图 4-15 标注尺寸12.在ZXPlane上创建新草图Sketch3，画直线作为扫略路径并标注尺寸，如图4-16所示。图 4-16 画直线并标注尺寸13.拉伸草图Sketch2成柱体，如图4-17所示。图 4-17 拉伸14.扫略草图Sketch1成齿槽，如图4-18所示。图 4-18 扫略15.阵列齿槽成齿轮，如图4-19所示。图 4-19 阵列16.提取孔的直径作

8、为设计参数，如图4-20所示。图 4-20 提取参数17.指定设计参数并赋初值，如图4-21所示。设计参数包括提取的草图尺寸d_hole和其它的四个辅助变量。图 4-21 指定设计参数18.指定其他参数/尺寸值，如图4-22所示。如果读者实际操作的参数/尺寸名称与图4-22不符，应按实际操作对Parameter/Dimension Assignments标签中的参数/尺寸名称情况修改。19.检查参数/尺寸值，如图4-23所示。如果没有提示存在问题，进入下一步。否则需要查找原因，进行修改。20.生成模型，如图4-24所示。21.改变设计参数值，生成并查看几何体模型。图 4-22 指定其他参数/尺寸值图 4-23 检查参数/尺寸值图 4-24 生成模型22.退出DesignModeler。23.在ANSYS Workbench界面保存项目。本例小结 首先简单介绍了ANSYS Workbench进行参数化建模的方法、步骤和过程，然后通过斜齿圆柱齿轮的创建，介绍了参数化建模的具体应用。