【正文】 工作模擬 滑塊聯(lián)軸器是一種可移動(dòng)式聯(lián)軸器，又稱(chēng)補(bǔ)償式剛性聯(lián)軸器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是能夠連接中心線(xiàn)不重合的兩根軸，并使中心線(xiàn)不重合的兩根軸具有同向且相等的角速度。本任務(wù)進(jìn)行滑塊聯(lián)軸器的造型與仿真過(guò)程，并通過(guò)給半聯(lián)軸器與滑塊之間添加碰撞和滑動(dòng)副兩種形式，驗(yàn)證從動(dòng)副經(jīng)過(guò)滑塊聯(lián)軸器的速度傳遞可以得到和主動(dòng)軸同向且相等的角速度?；瑝K連軸器如下圖所示。 一、零件造型 1. 機(jī)架 繪制機(jī)架草圖，如下圖所示，然后拉伸，厚度為 20mm 在拉伸體端面添加如下草圖，然后拉伸，拉伸參數(shù)如下： 在拉伸體上表面繪制如下草圖，拉伸切除，深度為 10mm 最后結(jié)果如下： 2. 活動(dòng)機(jī)架 活動(dòng)機(jī)架草圖如下 ,然后拉伸，厚度為 20mm 3. 半聯(lián)軸器 半聯(lián)軸器尺寸如下，拉伸，厚度為 40mm 在其端面插入草圖，尺寸如下，然后作切除拉伸，深度為 20mm 在拉伸體的另一端，然后拉伸，厚度為 25mm 繼續(xù)添加草圖，然后拉伸，厚度為 35mm 最后結(jié)果如下圖所示： 4. 滑塊 滑塊尺寸如下圖所示，然后拉伸，厚度為 20mm 在其端面插入草圖，尺寸如下，然后作切除拉伸，深度為 20mm 再在此端面插入草圖，尺寸如下圖所示： 然后拉伸，參數(shù)如下： 最終得到滑塊的造型，如下圖所示： 二、構(gòu)建裝配模型 三、運(yùn)動(dòng)仿真 1． 進(jìn)行三維碰撞接觸狀態(tài)模擬，給出半聯(lián)軸器 2 的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)。 2．生成 gif 動(dòng)畫(huà) 任務(wù) 三 ： 離心調(diào)速器 工作 模擬 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)工作阻力或驅(qū)動(dòng)力發(fā)生突變時(shí)，會(huì)使輸入能量與輸出能量在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)失去平衡，產(chǎn)生非周期 性的速度波動(dòng)，若不加以調(diào)節(jié)，會(huì)使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速持續(xù)上升或下降，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致飛車(chē)或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為避免這種情況，必須對(duì)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 離心調(diào)速器工作原理如上圖所示： 立軸與系統(tǒng)相連，當(dāng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，立軸帶動(dòng)調(diào)速器的分球轉(zhuǎn)動(dòng)，離心力使飛球張開(kāi)，帶動(dòng)軸環(huán)旋轉(zhuǎn)并向上移動(dòng)，軸環(huán)帶動(dòng)軸套向上移動(dòng)，節(jié)流閥向下，使管道開(kāi)啟度減小，使進(jìn)入原動(dòng)機(jī)的工作介質(zhì)減少，立軸轉(zhuǎn)速下降。反之，當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)，節(jié)流閥開(kāi)啟增大，進(jìn)入原動(dòng)機(jī)的工作介質(zhì)增多，使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速增加，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的轉(zhuǎn) 速。 一、 零件造型 1．橫桿、連桿、臂桿 橫桿尺寸如下： 退出草圖，拉伸厚度為 5mm，結(jié)果如下： 臂桿尺寸如下： 拉伸長(zhǎng)度為 5mm，結(jié)果為： 連桿 連桿 連桿 3 的尺寸分別如下 ,拉伸厚度均為 5mm 連桿 4 尺寸同連桿 2，如下： 飛球 創(chuàng)建飛球， 直徑為 50，圓心選擇工件坐標(biāo)系原點(diǎn)。選擇【格式】 /【 WCS】 /【原點(diǎn)】，在彈出的對(duì)話(huà)框中輸入數(shù)值，改變工件坐標(biāo)系原點(diǎn)位置。 創(chuàng)建一長(zhǎng)方體，輸入數(shù)值，布爾操作選擇求和 在長(zhǎng)方體上作切除拉伸， 拉伸深度為 10，草圖及結(jié)果如下： 立軸 首先得到圓柱體 ，直徑為 30mm，高度為 250mm 在圓柱體 端面 繪制草圖如下，然后作切除拉伸，給定深度為 15mm，結(jié)果如下： 4. 軸環(huán)與軸套 首先得到一圓柱體，直徑為 40mm，高度為 30mm，然后構(gòu)造另一圓柱體，直徑為 20mm，高度為 30mm，做布爾差運(yùn)算。 在圓柱體軸心線(xiàn)的平面插入草圖，尺寸如下 然后鏡像草圖： 退出草圖，雙向拉伸，距離為 5mm，結(jié)果如下圖所示 軸套與軸環(huán)尺寸相同，只是少了鏡像 節(jié)流閥 與管道 節(jié)流閥草圖如下，然后做拉伸，深度為 5mm 構(gòu)建圓柱體，直徑為 25mm，高度為 100mm，再次構(gòu)造以圓柱體，直徑為 10mm，高度為 100mm，然后作布爾差運(yùn)算。在拉伸體端面上繪制如下草圖，拉伸切除，給定深度為 15mm，得到 實(shí)體 如下： 二、構(gòu)建裝配模型 三、運(yùn)動(dòng)仿真 1. 立軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為 30r/min，圖表顯示節(jié)流閥和管道所形成的滑動(dòng)副的位移。 2. 立軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為 90r/min，圖表顯示節(jié)流閥和管道所形成的滑動(dòng)副的位移。 3. 立軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為 325r/min，圖表顯示節(jié)流閥和管道 所形成的滑動(dòng)副的位移。 4. 生成 各種狀態(tài)下的 gif 動(dòng)畫(huà) 任務(wù)四： 轉(zhuǎn)速表工作模擬 機(jī)械式轉(zhuǎn)速表利用不同的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生不同的離心力，使指針表明其轉(zhuǎn)動(dòng)速度，其模型如下圖所示。當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與轉(zhuǎn)軸固連的底座 1 帶動(dòng)連桿和底座 2 一起旋轉(zhuǎn)，在連桿的離心慣性力作用下，底座 2 帶動(dòng)移動(dòng)環(huán)一起向下運(yùn)動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)速的不同，離心力的大小不同，移動(dòng)環(huán)推動(dòng)指針繞表盤(pán)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，指向不同位置。當(dāng)彈簧剛度適當(dāng)時(shí)，就可以使指針指示一定范圍內(nèi)的不同轉(zhuǎn)速。 一、 調(diào)入模型 二、 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真 轉(zhuǎn)軸與表盤(pán) 組成旋轉(zhuǎn)副，給該運(yùn)動(dòng)副添加運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造函數(shù)如下： STEP(TIME,0,0D,1,2500D) + STEP(TIME,2,0D,3,7200D) + STEP(TIME,4,0D,5,2500D) + STEP(TIME,6,0D,7,7200D) Y 軸單位為 rad/s 要求圖形 顯示該轉(zhuǎn)動(dòng)副的角速度 項(xiàng)目二：結(jié)構(gòu)有限元分析 項(xiàng)目要求 ： 掌握 UG 有限元前后置處理模塊的基本設(shè)置及一般操作流程，能夠根據(jù)仿真分析數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理。 任務(wù)一：熟悉掌握 有限元分析的 基礎(chǔ)知識(shí) 一、 高級(jí)仿真概述 ? 高級(jí)仿真會(huì)提供設(shè) 計(jì)仿真中可用的所有功能，以及支持高級(jí)分析流程的眾多其他功能。 ? 高級(jí)仿真提供世界級(jí)網(wǎng)格劃分功能。本軟件旨在使用經(jīng)濟(jì)的單元計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生高質(zhì)量網(wǎng)格。高級(jí)仿真支持補(bǔ)充完全的單元類(lèi)型（ 0D、 1D、 2D 和 3D）。另外，高級(jí)仿真使分析員能夠控制特定網(wǎng)格公差，這些公差控制著軟件如何對(duì)復(fù)雜幾何體（例如圓角）劃分網(wǎng)格。 ? 高級(jí)仿真包括許多幾何體抽取工具，使分析員能夠根據(jù)其分析需要來(lái)量身定制 CAD 幾何體。例如，分析員可以使用這些工具提高其網(wǎng)格的整體質(zhì)量，方法是消除有問(wèn)題的幾何體（例如微小的邊）。 ? 高級(jí)仿真會(huì)提供設(shè)計(jì)仿真中可用 的所有功能，以及支持高級(jí)分析流程的眾多其他功能。 ? 高級(jí)仿真提供世界級(jí)網(wǎng)格劃分功能。本軟件旨在使用經(jīng)濟(jì)的單元計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生高質(zhì)量網(wǎng)格。高級(jí)仿真支持補(bǔ)充完全的單元類(lèi)型（ 0D、 1D、 2D 和 3D）。另外，高級(jí)仿真使分析員能夠控制特定網(wǎng)格公差，這些公差控制著軟件如何對(duì)復(fù)雜幾何體（例如圓角）劃分網(wǎng)格。 ? 高級(jí)仿真包括許多幾何體抽取工具，使分析員能夠根據(jù)其分析需要來(lái)量身定制 CAD 幾何體。例如，分析員可以使用這些工具提高其網(wǎng)格的整體質(zhì)量，方法是消除有問(wèn)題的幾何體（例如微小的邊）。 二、分析過(guò)程 1．前處理（ Preprocessing） 網(wǎng)格的劃分是完全自動(dòng)的，并且對(duì)幾何模型進(jìn)行操作。所支持的單元類(lèi)型包括線(xiàn)性和二次三角形單元（殼單元）、四邊形單元（殼單元）、四面體單元（體單元），也包括各種一維單元和點(diǎn)單元?？梢灾付◣缀文Ｐ腿趾途植康木W(wǎng)格密度。網(wǎng)格與幾何模型相關(guān)。幾何模型改進(jìn)后，可以隨時(shí)通過(guò)命令更新網(wǎng)格，并可在求解前對(duì)有限元模型進(jìn)行檢查、編輯、修改等。 載荷和邊界條件的設(shè)定十分方便，并通過(guò)圖形顯示出來(lái)。它們都和幾何模型相關(guān)，幾何體發(fā)生更改，載荷和邊界條件也會(huì)自動(dòng)更新。通過(guò)圖形界面可以快速建立多重載荷和約束條件。 2．分析（ Analysis） 結(jié)構(gòu)分析模塊提供了有限元分析的 4種求解器，分別是： NASTRAN求解器、 Structures 、 ANSYS 求解器和 ABAQUS 求解器。根據(jù)所分析的問(wèn)題，可設(shè)置具體的分析類(lèi)型，如線(xiàn)性靜力分析、線(xiàn)性屈曲分析、模態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)傳熱分析、線(xiàn)性熱結(jié)構(gòu)耦合分析等。求解器以對(duì)話(huà)框的形式建立并提交求解。求解器能夠提供自適應(yīng)分析特征，使用獨(dú)立的求解器自適應(yīng)分析方法進(jìn)行自動(dòng)細(xì)化網(wǎng)格。這一功能可以實(shí)現(xiàn)細(xì)化網(wǎng)格的自動(dòng)化，從而縮短分析時(shí)間、提高網(wǎng)格質(zhì)量并保證更精確的分析 結(jié)果，并可對(duì)求解過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視。 3．后處理（ Post Processing） 分析計(jì)算結(jié)果以直觀(guān)的、彩色的圖形化方式顯示，以利于理解，包含節(jié)點(diǎn)和單元的分析結(jié)果數(shù)據(jù)。分析結(jié)果還可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)顯示（結(jié)構(gòu)分析和模態(tài)分析）。不同的分析方案可在同一個(gè)窗口中直接進(jìn)行對(duì)比。除此之外，還可方便地以多種通用的硬拷貝格式輸出分析結(jié)果。 三、文件結(jié)構(gòu) ? 主模型部件則具有寫(xiě)鎖定。僅在使用主模型尺寸命令直接更改或通過(guò)優(yōu)化間接更改主模型尺寸時(shí)，會(huì)發(fā)生該情況。大多數(shù)情況下，主模型部件將不更改，也根本不會(huì)具有寫(xiě)鎖定。寫(xiě)鎖定可移除，以允 許將新設(shè)計(jì)保存到主模型部件。注意，因特征移除而產(chǎn)生的所有更改都應(yīng)用于理想化部件。在高級(jí)仿真中，主模型部件是可選的。 ? 理想化部件文件 mypart_fem 中包含理想化部件，理想化部件是主模型部件的裝配事例。理想化工具（如抑制特征或分割模型）允許您使用理想化部件對(duì)模型的設(shè)計(jì)特征進(jìn)行更改。您可以按需要對(duì)理想化部件執(zhí)行幾何體理想化，而不修改主模型部件 ? FEM 文件 mypart_fem.fem 包含網(wǎng)格（節(jié)點(diǎn)和單元）、物理屬性和材料。 FEM 文件中的所有幾何體都是多邊形幾何體。如果對(duì) FEM 進(jìn) 行網(wǎng)格劃分，則會(huì)對(duì)多邊形幾何體進(jìn)行進(jìn)一步幾何體抽取操作，而不是理想化部件或主模型部件。 FEM 文件與理想化部件相關(guān)聯(lián)。您可以將多個(gè) FEM 文件與同一理想化部件相關(guān)聯(lián)。 ? 仿真文件 mypart_sim.sim 包含所有仿真數(shù)據(jù)，例如解法、解法設(shè)置、解算器特定仿真對(duì)象（例如溫度調(diào)節(jié)裝置、表格、流曲面，等等），載荷、約束、單元相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)和替代。您可以創(chuàng)建許多與同一 FEM 部件相關(guān)聯(lián)的仿真文件。 四、幾何體理想化 幾何體理想化是在定義網(wǎng)格前從模型上移除或抑制特征的過(guò)程。此外，還可以使用幾何體理想化命 令來(lái)創(chuàng)建其他特征，如分割，以支持有限元建模目標(biāo)。例如，可以使用幾何體理想化命令來(lái)： 移除分析中不重要的特征，如凸臺(tái)。 使用部件間表達(dá)式修改理想化部件的尺寸。 將較大的體積分割成多個(gè)較小的體積，簡(jiǎn)化映射的網(wǎng)格。 創(chuàng)建中位面，簡(jiǎn)化薄壁部件的殼單元網(wǎng)格化。 對(duì)理想化部件（該部件是主模型的裝配實(shí)例）執(zhí)行所有幾何體理想化操作不會(huì)修改主模型。 五、網(wǎng)格劃分 ? 網(wǎng)格化是有限元建模過(guò)程的階段，其中，可將一個(gè)連續(xù)結(jié)構(gòu)（模型）拆分成有限數(shù)量的區(qū)域。這些區(qū)域稱(chēng)為單元，并由節(jié)點(diǎn)連接在一起。每個(gè)單元： 是對(duì)模型物理結(jié)構(gòu)中離散部分的數(shù)學(xué)表示。 包含一個(gè)假定的位移插值函數(shù)。 ? 創(chuàng)建一個(gè)較好的有限元網(wǎng)格是分析過(guò)程中最關(guān)鍵的步驟之一，因?yàn)橛邢拊Y(jié)果的精度部分取決于網(wǎng)格的質(zhì)量。 ? 高級(jí)仿真中可以使用的網(wǎng)格劃分功能可自動(dòng)： 在選定點(diǎn)上生成 0D 單元。 在邊上生成 1D（梁）單元。 在面上生成 2D（殼）單元。 在體積上生成 3D（實(shí)體）單元。 六、載荷和邊界條件 任務(wù)二： 有限元分析實(shí)例 1 按如下步驟對(duì)下圖所示零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析。 Create FEM and Simulation files. Define a material for the mesh. Idealize the geometry before meshing. Mesh the part. Apply loads and constraints. 任務(wù)三： 有限元分析實(shí)例 2 對(duì)下圖所示零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析。 對(duì)下圖所示部位添加固定約束 添加軸承載荷： 任務(wù)四： 有限元分析實(shí)例 3 對(duì)如下結(jié)構(gòu)進(jìn)行高級(jí)仿真（工況如圖所示） 其中 l=900mm a=300mm P=100N 試分析當(dāng)截面分別為 、 、 時(shí)該結(jié)構(gòu)的變形情況（截面尺寸自定）。 附件： 大學(xué)本科生畢業(yè)論文