利用Pro/E軟件的參數(shù)化功能實(shí)現(xiàn)了單槽V型帶輪的實(shí)體建模，同時(shí)應(yīng)用其內(nèi)在的Mechanica模塊對建立的參數(shù)化模型進(jìn)行仿真和有限元分析，生成應(yīng)力條紋圖，并對帶輪的部分參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得帶輪的最大內(nèi)應(yīng)力減小。

　　在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中，絕大部分產(chǎn)品具有相同或相近的結(jié)構(gòu)，而改變某些設(shè)計(jì)參數(shù)將對整個產(chǎn)品的綜合性能產(chǎn)生很大的影響。在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員通過估算初始參數(shù)，經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，如不滿足設(shè)計(jì)和使用要求，則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)修改，再次校核，直到滿足要求為止，無論在時(shí)間還是在經(jīng)濟(jì)上都是很大的浪費(fèi)。Pro/E軟件的參數(shù)化設(shè)計(jì)理念為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的動態(tài)開發(fā)提供了可能，首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，給出初始參數(shù)，對其進(jìn)行實(shí)體建模，通過添加約束和載荷，對產(chǎn)品受力情況進(jìn)行分析仿真。然后對設(shè)定模型進(jìn)行靈敏度分析，以便確定優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，對分析結(jié)果優(yōu)化處理，以達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)果。

1、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　帶傳動是通過中間撓性件皮帶傳遞運(yùn)動和動力的，適用于兩軸中心距較大的場合，與齒輪傳動相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。帶輪由輪緣、腹板(輪輻)和輪轂三部分組成：輪緣是帶輪的工作部分，制有V形輪槽;輪轂是帶輪與軸的聯(lián)接部分;輪緣與輪轂則用輪輻(腹板)聯(lián)接成一整體。

　　V帶輪按腹板(輪輻)結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種形式：1)實(shí)心帶輪;2)腹板帶輪;3)孔板帶輪;4)輪輻帶輪。

　　根據(jù)帶速和傳遞功率要求選用普通V帶傳動，考慮減輕帶輪重量和便于安裝等因素，帶輪的結(jié)構(gòu)選擇孔板式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求帶輪基圓直徑選為140 mm，孔徑為35 mm，沿圓周方向均勻分布4個大小相同的孔結(jié)構(gòu)，圖1為帶輪的實(shí)體建模結(jié)果。

2、帶輪的仿真和有限元分析

　　Pro/E的網(wǎng)格劃分采用H 方法，其特點(diǎn)是劃分的網(wǎng)格為四邊形，單元較大，但其邊界條件的擬合效果很好，不僅計(jì)算準(zhǔn)確，而且節(jié)省計(jì)算時(shí)間，而其他的軟件一般采用P 方法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，花費(fèi)的計(jì)算時(shí)間很大，還需要很大的內(nèi)存空間，圖2 為帶輪的有限元網(wǎng)格劃分。

3、結(jié)果分析

　　從優(yōu)化后的帶輪有限元分析的應(yīng)力條紋圖中，可以看出最大彎曲應(yīng)力為28.8 MPa，較初始參數(shù)下的應(yīng)力有所減小，因此，計(jì)算機(jī)模擬分析的結(jié)果證明了采用優(yōu)化設(shè)計(jì)模型可以有效地減小彎曲應(yīng)力，而這種優(yōu)化設(shè)計(jì)分析的方法要比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算的方法更加省時(shí)、省力。