基于ANSYS Workbench塔钟机芯静态有限元分析

孙令真，叶 烁

（1.广州华立科技职业学院，广东 广州511325；2.广东工业大学华立学院，广东 广州511325）

0 引言

安装在大型、高层公共建筑物上的大型钟一般统称为塔钟。塔钟既可赋予一些必要的建筑以人文色彩而不使其显得枯燥呆板，并且不占空间，是现代环境创作的一个亮点。本文所研究的是一种适用三针指示的塔钟机芯中的齿轮传动系统结构优化，齿轮是塔钟机芯中不可缺少的重要组成部分，其性能直接决定了塔钟计时的稳定性、耐久性和静音性等。机芯传动系统采用的齿轮是渐开线齿轮，机芯齿轮传动减速机构的各个齿轮轴固定于机芯架上，机芯架包括前夹板和后夹板，前后夹板通过立柱连接。塔钟机芯结构如图1所示。

图1 塔钟机芯三维结构示意图

塔钟的核心机构是机芯传动系统，机芯在工作中会受到各种载荷的作用，这些都会对机芯的结构及其使用特性产生影响。因此，将载荷定量化，从理论上分析塔钟机芯静态载荷下的响应特性[1]，对塔钟机芯的应用及其结构设计改进具有重要意义。本文针对塔钟机芯关键零部件，运用有限元法进行静力学特性分析，依据数据分析，为同类产品的优化设计提供了新的研究思路。

1 关键零部件静态应力分析

将塔钟机芯几何模型导入ANSYS Workbench17.0软件中，考虑整个结构齿轮齿形曲面较多，机芯整体模型划分网格较多，不利于计算的实际情况，根据经验，选取对机芯影响较大的秒针与分针传动齿轮做为关键零部件进行静态分析对象。……