【正文】 工作模擬 滑塊聯(lián)軸器是一種可移動式聯(lián)軸器，又稱補償式剛性聯(lián)軸器，其結構特點是能夠連接中心線不重合的兩根軸，并使中心線不重合的兩根軸具有同向且相等的角速度。本任務進行滑塊聯(lián)軸器的造型與仿真過程，并通過給半聯(lián)軸器與滑塊之間添加碰撞和滑動副兩種形式，驗證從動副經過滑塊聯(lián)軸器的速度傳遞可以得到和主動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. 機架 繪制機架草圖，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 最后結果如下： 2. 活動機架 活動機架草圖如下 ,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、構建裝配模型 三、運動仿真 1． 進行三維碰撞接觸狀態(tài)模擬，給出半聯(lián)軸器 2 的轉速曲線。 2．生成 gif 動畫 任務 三 ： 離心調速器 工作 模擬 機械運轉過程中，當工作阻力或驅動力發(fā)生突變時，會使輸入能量與輸出能量在較長的一段時間內失去平衡，產生非周期 性的速度波動，若不加以調節(jié)，會使系統(tǒng)的轉速持續(xù)上升或下降，嚴重時將導致飛車或停止轉動。為避免這種情況，必須對速度進行調節(jié)。 離心調速器工作原理如上圖所示： 立軸與系統(tǒng)相連，當系統(tǒng)的轉速過高時，立軸帶動調速器的分球轉動，離心力使飛球張開，帶動軸環(huán)旋轉并向上移動，軸環(huán)帶動軸套向上移動，節(jié)流閥向下，使管道開啟度減小，使進入原動機的工作介質減少，立軸轉速下降。反之，當轉速過低時，節(jié)流閥開啟增大，進入原動機的工作介質增多，使系統(tǒng)的轉速增加，從而調節(jié)系統(tǒng)的轉 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，結果如下： 臂桿尺寸如下： 拉伸長度為 5mm，結果為： 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，圓心選擇工件坐標系原點。選擇【格式】 /【 WCS】 /【原點】，在彈出的對話框中輸入數(shù)值，改變工件坐標系原點位置。 創(chuàng)建一長方體，輸入數(shù)值，布爾操作選擇求和 在長方體上作切除拉伸， 拉伸深度為 10，草圖及結果如下： 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，然后構造另一圓柱體，直徑為 20mm，高度為 30mm，做布爾差運算。 在圓柱體軸心線的平面插入草圖，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 構建圓柱體，直徑為 25mm，高度為 100mm，再次構造以圓柱體，直徑為 10mm，高度為 100mm，然后作布爾差運算。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 實體 如下： 二、構建裝配模型 三、運動仿真 1. 立軸轉速設定為 30r/min，圖表顯示節(jié)流閥和管道所形成的滑動副的位移。 2. 立軸轉速設定為 90r/min，圖表顯示節(jié)流閥和管道所形成的滑動副的位移。 3. 立軸轉速設定為 325r/min，圖表顯示節(jié)流閥和管道 所形成的滑動副的位移。 4. 生成 各種狀態(tài)下的 gif 動畫 任務四： 轉速表工作模擬 機械式轉速表利用不同的轉速產生不同的離心力，使指針表明其轉動速度，其模型如下圖所示。當轉軸轉動時，與轉軸固連的底座 1 帶動連桿和底座 2 一起旋轉，在連桿的離心慣性力作用下，底座 2 帶動移動環(huán)一起向下運動，隨著轉速的不同，離心力的大小不同，移動環(huán)推動指針繞表盤中心轉動，指向不同位置。當彈簧剛度適當時，就可以使指針指示一定范圍內的不同轉速。 一、 調入模型 二、 進行運動仿真 轉軸與表盤 組成旋轉副，給該運動副添加運動，構造函數(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 顯示該轉動副的角速度 項目二：結構有限元分析 項目要求 ： 掌握 UG 有限元前后置處理模塊的基本設置及一般操作流程，能夠根據(jù)仿真分析數(shù)據(jù)對結構進行優(yōu)化處理。 任務一：熟悉掌握 有限元分析的 基礎知識 一、 高級仿真概述 ? 高級仿真會提供設 計仿真中可用的所有功能，以及支持高級分析流程的眾多其他功能。 ? 高級仿真提供世界級網(wǎng)格劃分功能。本軟件旨在使用經濟的單元計數(shù)來產生高質量網(wǎng)格。高級仿真支持補充完全的單元類型（ 0D、 1D、 2D 和 3D）。另外，高級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復雜幾何體（例如圓角）劃分網(wǎng)格。 ? 高級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)格的整體質量，方法是消除有問題的幾何體（例如微小的邊）。 ? 高級仿真會提供設計仿真中可用 的所有功能，以及支持高級分析流程的眾多其他功能。 ? 高級仿真提供世界級網(wǎng)格劃分功能。本軟件旨在使用經濟的單元計數(shù)來產生高質量網(wǎng)格。高級仿真支持補充完全的單元類型（ 0D、 1D、 2D 和 3D）。另外，高級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復雜幾何體（例如圓角）劃分網(wǎng)格。 ? 高級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)格的整體質量，方法是消除有問題的幾何體（例如微小的邊）。 二、分析過程 1．前處理（ Preprocessing） 網(wǎng)格的劃分是完全自動的，并且對幾何模型進行操作。所支持的單元類型包括線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。幾何模型改進后，可以隨時通過命令更新網(wǎng)格，并可在求解前對有限元模型進行檢查、編輯、修改等。 載荷和邊界條件的設定十分方便，并通過圖形顯示出來。它們都和幾何模型相關，幾何體發(fā)生更改，載荷和邊界條件也會自動更新。通過圖形界面可以快速建立多重載荷和約束條件。 2．分析（ Analysis） 結構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)所分析的問題，可設置具體的分析類型，如線性靜力分析、線性屈曲分析、模態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)傳熱分析、線性熱結構耦合分析等。求解器以對話框的形式建立并提交求解。求解器能夠提供自適應分析特征，使用獨立的求解器自適應分析方法進行自動細化網(wǎng)格。這一功能可以實現(xiàn)細化網(wǎng)格的自動化，從而縮短分析時間、提高網(wǎng)格質量并保證更精確的分析 結果，并可對求解過程進行監(jiān)視。 3．后處理（ Post Processing） 分析計算結果以直觀的、彩色的圖形化方式顯示，以利于理解，包含節(jié)點和單元的分析結果數(shù)據(jù)。分析結果還可以通過動畫顯示（結構分析和模態(tài)分析）。不同的分析方案可在同一個窗口中直接進行對比。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果。 三、文件結構 ? 主模型部件則具有寫鎖定。僅在使用主模型尺寸命令直接更改或通過優(yōu)化間接更改主模型尺寸時，會發(fā)生該情況。大多數(shù)情況下，主模型部件將不更改，也根本不會具有寫鎖定。寫鎖定可移除，以允 許將新設計保存到主模型部件。注意，因特征移除而產生的所有更改都應用于理想化部件。在高級仿真中，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模型的設計特征進行更改。您可以按需要對理想化部件執(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 FEM 進 行網(wǎng)格劃分，則會對多邊形幾何體進行進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聯(lián)。您可以將多個 FEM 文件與同一理想化部件相關聯(lián)。 ? 仿真文件 mypart_sim.sim 包含所有仿真數(shù)據(jù)，例如解法、解法設置、解算器特定仿真對象（例如溫度調節(jié)裝置、表格、流曲面，等等），載荷、約束、單元相關聯(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程。此外，還可以使用幾何體理想化命 令來創(chuàng)建其他特征，如分割，以支持有限元建模目標。例如，可以使用幾何體理想化命令來： 移除分析中不重要的特征，如凸臺。 使用部件間表達式修改理想化部件的尺寸。 將較大的體積分割成多個較小的體積，簡化映射的網(wǎng)格。 創(chuàng)建中位面，簡化薄壁部件的殼單元網(wǎng)格化。 對理想化部件（該部件是主模型的裝配實例）執(zhí)行所有幾何體理想化操作不會修改主模型。 五、網(wǎng)格劃分 ? 網(wǎng)格化是有限元建模過程的階段，其中，可將一個連續(xù)結構（模型）拆分成有限數(shù)量的區(qū)域。這些區(qū)域稱為單元，并由節(jié)點連接在一起。每個單元： 是對模型物理結構中離散部分的數(shù)學表示。 包含一個假定的位移插值函數(shù)。 ? 創(chuàng)建一個較好的有限元網(wǎng)格是分析過程中最關鍵的步驟之一，因為有限元結果的精度部分取決于網(wǎng)格的質量。 ? 高級仿真中可以使用的網(wǎng)格劃分功能可自動： 在選定點上生成 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（實體）單元。 六、載荷和邊界條件 任務二： 有限元分析實例 1 按如下步驟對下圖所示零件結構進行有限元分析。 Create FEM and Simulation files. Define a material for the mesh. Idealize the geometry before meshing. Mesh the part. Apply loads and constraints. 任務三： 有限元分析實例 2 對下圖所示零件結構進行有限元分析。 對下圖所示部位添加固定約束 添加軸承載荷： 任務四： 有限元分析實例 3 對如下結構進行高級仿真（工況如圖所示） 其中 l=900mm a=300mm P=100N 試分析當截面分別為 、 、 時該結構的變形情況（截面尺寸自定）。 附件： 大學本科生畢業(yè)論文