應用有限元法建立兩類機床有限元模型對其熱特性進行分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計畢業(yè)論文(草稿版)(存儲版)
【正文】 關(guān)尺寸，現(xiàn)如下： 三． 車床主軸熱分析 有限元熱分析基礎(chǔ) 1 傳熱學經(jīng)典理論 熱分析遵循熱應力學第一定律，即能量守恒定律：對于一個封閉的系統(tǒng)（沒有質(zhì)量 的流入或流出） PEKEUWQ ??????? 式中： Q —— 熱量； W —— 作功； Δ U—— 系統(tǒng)內(nèi)能； Δ KE —— 系統(tǒng)動能； Δ PE —— 系統(tǒng)勢能。與此同時，密度較大的冷空氣下降代替原來的受熱空氣，如圖 42 所示。實質(zhì)上，真空中的熱輻射效率最高。 5 熱載荷 ANSYS 提供了 6 種載荷，可以施加在實體模型或單元模型上，包括：溫度、熱流率、對流、熱流密度、生熱率和熱輻射率。當通過單位面積的熱流率已知時，可以在模型相應的外表面施加熱流密度。 在 Enter new title （輸入新標題）文本框中輸入 “ shaft analysis” ， 單擊 “ OK”按鈕，完成對標題的指定。 機床主軸熱特性分析中，既需要計算溫度場，又需要計算熱變形，選擇的單元必須滿足下列條件： ； 、對流能力。 單擊 Add 按鈕，將打開 Library of Element Type （單元類型庫） ,如圖49 所示。在對機床主軸系統(tǒng)進行熱特性分析中，進行溫度場分析時必須確定下列參數(shù)導熱系數(shù)、對流系數(shù)、密度、比熱；熱變形分析時則必須確定彈性模量、泊松比、密度、熱膨脹系數(shù) ]22[ 。在 DENS 對話框中輸入密度數(shù)值 “ ” 。 單擊 “ OK”按鈕關(guān)閉對話框，并返回定義材料模型屬性窗口。根據(jù)不同的應用，材料屬性可以是線性或非線性。 設置步驟： 從主菜單中選擇 Main Menu :Preprocessor→ Element Type→Add/Edit/Delete 命令，將打開 Element Type（單元類型）對話框。信息是通過單元之間的公共節(jié)點傳遞的 ； 自由度用于描述一個物理場的響應特性 ； 有限元分析僅僅求解節(jié)點處的自由度值。 圖 43 【修改文件名】對話框 2）在 Enter new jobname 文本框中輸入文字 shaftdata ， 單擊 【 OK】 按鈕，完成文件名的修改。 熱流密度：又稱熱通量（ Heat Flux） ,單位為 W/ 2m 。 fT 和 ? 可以是常數(shù)，也可以是隨時間和位置而變化的函數(shù)。物體溫度越高，單位時間內(nèi)輻射的熱量越多。 2）對流 熱對流是指固體的表面與它周圍接觸的流體之間，由于溫差的存在而引起的熱量交換。 （ 4） 熱對流，是熱傳遞的一種方式，當存在流體，氣體和溫度時發(fā)生。 CK1416 數(shù)控車床主軸 3D 建模 CK1416 數(shù)控車床主軸的熱特性有限元分析 一． ProE 和 ANSYS 簡介 ANSYS 有限元 軟件 包是一個多用途的有限元法計算機設計程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。 2． 基于 特征建模 Pro/E 是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計人員采用具有智能特性的基特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。 Pro/Engineer 軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位， Pro/Engineer 作為當今世界機械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣。本文采用誤差預防法對機床主軸系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使其散熱特性好，提高其加工精度。其它西方發(fā)達國家也在高速加工技術(shù)方面做了許多工作，尤其德國，在高速數(shù)控加工機床、刀具、控制系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)方面，均走在世界的前列。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國際上對機床熱變形的理論研究始于 20 世紀 60 年代 ,陸續(xù)發(fā)表了一些有關(guān)機床熱變形理論方面的文章。 隨著加工零件 精度要求的提高和產(chǎn)品產(chǎn)量的迅速增長，要求機床產(chǎn)品不斷向高精度、高剛度、高速度 ，自動化的 方向發(fā)展， 所以因此 對機床動態(tài)性能的要求也越來越高， 在這眾多因素中， 機床的熱性能 表現(xiàn)的越來越重要，它已成為影響數(shù)控 機床性能的主要因素之一?；谟邢拊獙C床主軸溫度進行了詳細的分析，為 CK1416 數(shù)控機床主軸的熱變形奠定了基礎(chǔ)。機械加工精度的提高也是產(chǎn)品質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，隨著數(shù)控車床的廣泛的應用 ，對車床主軸的性能要求日益提高。尤其是在當代， 機床工業(yè)是國家基礎(chǔ)工業(yè)的基礎(chǔ)，它直接影響到國家各個工業(yè)部門的裝備自動化水平，勞動生產(chǎn)率的提高和國防現(xiàn)代化的實現(xiàn)。因此，減少機床的熱變形就成為提高機械加工精度的重要手段。 在近 20年來，特別是 90年代以來，隨著商品經(jīng)濟的發(fā)展，市
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