【正文】 性結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析、結(jié)構(gòu)非線性及非線性屈曲分析。 2 熱分析 熱分析用于計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)的溫度等熱物理量的分布及變化情況。 7 多耦合場(chǎng)分析 多耦合場(chǎng)分析就是考慮兩個(gè)或多個(gè)物理之間的相互作用。 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析（亦稱時(shí)間歷程分析）是用于確定承受任 意的隨時(shí)間變化載荷結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的一種方法。凸輪基圓半徑的確定 對(duì)于一定型的凸輪機(jī)構(gòu)，在推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律選定后，該凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角與凸輪基圓半徑大小直接相關(guān)。 12 凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理是反轉(zhuǎn)法。 （ 4） 從 基圓起向外截取線段，使其長(zhǎng)度分別等于圖 b 中所相應(yīng)的縱坐標(biāo)高度，即 1B1=（ 1） ,2B2=（ 2），?，得點(diǎn) B1， B2， ? ，這些點(diǎn)代表從動(dòng)件依據(jù)反轉(zhuǎn)法原理在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中尖頂依次占據(jù)的位置。 取 凸輪基圓半徑 45mm 厚度 10mm，軸孔直徑 22mm， 如下圖 3 圖 3 凸輪模型 15 分析步驟 模型 根據(jù)直動(dòng)尖頂行程設(shè)計(jì) 凸輪輪廓曲線并用 solidwork 建好三維模型后導(dǎo)入ANSYS 建立靜力學(xué)分析。彈出拾取窗口，拾取 鍵槽內(nèi)表面 按鈕，在列表中選擇“ All DOF” ,單擊“ OK”按鈕。圖中下方色譜表明不同的顏色對(duì)應(yīng)的數(shù)值（帶符號(hào)）。 }+【 C】 {U。但需要注意的是：必須定義材料的彈性模量和密度。 具體加載和求解過程如下： 指定分析類型： Main Menu→ Solution→ Analysis Type→ New Analysis,選擇 Transient. 指定分析選項(xiàng)： Main Menu→ Solution→ Analysis Type→ Analysis Options,選擇求解方法。 圖 12 改變?nèi)蝿?wù)名對(duì)話框 2. 選擇單元類型 拾 取 單 元 Main Menu → Preprocessor → Element Type →ADD/Edit/，單機(jī)“ Add”按鈕；彈出對(duì)話框 圖 13 所示 ，在左側(cè)列表選“ Structural Solid”，在右側(cè)列表中選“ Quad 4node 42”,單機(jī)“ Apply”按鈕；再在右側(cè)列表中選“ Brick 8node 45”,單機(jī)“ OK”按鈕；單機(jī)對(duì)話框“ Close”按鈕。彈出拾取窗口，依次拾取直線 4，單機(jī)“ OK”按鈕。 26 圖 16 單元擠出選項(xiàng)對(duì)話框 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Operate→ Extrude→ Areas→ About Axis。 拾取菜單 Utility Menu→ WorkPlane→ Local Coordinate System→ Create Local CS→ At WP Origin。彈出對(duì)話框 圖 19 所示 ，選擇實(shí)體類型為“ Areas” ,選擇創(chuàng)建選擇集的方法為“ By Num/Pick” ,選中“ From Full” ,單擊“ Apply” 按鈕，彈出拾取窗口，拾取面 11 和 15，單擊“ OK”按鈕；再選擇實(shí)體類型為“ Nodes” ,選擇創(chuàng)建選擇集的方法為“ Attached to” ,選中“ Areas,all” ,選中“ From Full” ,見圖 20， 單擊“ OK”按鈕。 拾取單元 Utility Menu→ Plot→ Elements。 拾取菜單 Utility Menu→ Plot→ Areas。 圖 17 頂尖立體 模型 27 拾取菜單 Utility Menu→ WorkPlane→ Offset WP by Increment。拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Operate→ Extrude→ Elem Ext Opts。彈出拾取窗口，分別拾取關(guān)鍵點(diǎn) 1 和 2 和 3 和 4和 1，創(chuàng)建四條直線，單機(jī)“ OK”按鈕。則根據(jù)機(jī)械原理的結(jié)論，從動(dòng)件速度 V、加速度 a 隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖 11（ b） 、 (c)所示。最后，將每一個(gè)載荷步寫入文件并一次性求解所有載荷步。 20 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析步驟 與其他 分析類型一樣，瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析也包括建模、施加載荷和求解、查看結(jié)果等幾個(gè)步驟 。 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析也采用縮減法（ Reduced） 、模 態(tài) 疊 加 法 （ Mode Superposition） 、完全法（ Full） 三種方法。 選擇“ Deformed shape with underformed edge(變形后和未變形輪廓線 )”單選按鈕。 如下圖 5 16 圖 5 凸輪網(wǎng)格的劃分 拾取菜單 Main Menu→ Solution → Define Loads→ Apply→ Structural→Force/Moment→ On Nodes。 （ 2）施加載荷和邊界條件，求解 在上一步建立的有限元模型上施加載荷和邊界條件并求解，這部分要完成的工作包括：指定分析類型和分析選型，根據(jù)分析對(duì)象的工作和環(huán)境施加邊界條件和載荷，對(duì)結(jié)果輸出內(nèi)容進(jìn)行控制，最后根據(jù)設(shè)定的情況進(jìn)行有限元求解。將位移線圖的橫坐標(biāo)分成若干等角度分，得分點(diǎn) 轉(zhuǎn)角度 40， 80,120， ? ， 360。本文選取基圓半徑 R45。凸輪機(jī)構(gòu)中作用力和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 （ 1）凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力 直動(dòng)尖頂推桿盤型凸輪機(jī)構(gòu)在考慮摩擦?xí)r，其凸輪對(duì)推桿的作用力 F和推桿所受載荷（包括推桿的自重和彈簧壓力等） G 的關(guān)系為 F=G/[COS(α +Ψ 1)(1+2b/L)SIN(α +Ψ 1)tanΨ 2] （ 2）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角 凸輪所受正壓力的方向（沿凸輪輪廓線 在接觸點(diǎn)的法線方向）與推桿上作用點(diǎn)的速度方向間的夾的銳角，稱為凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角用α表示，在凸輪機(jī)構(gòu)中，壓力角α是影響凸輪機(jī)構(gòu)受力情況的一個(gè)重要參數(shù)在其他條件相同的情況下，壓力角越大，則作用力 F越大；如果壓力角大到使作用力增至無(wú)限大時(shí)機(jī)構(gòu)將發(fā)生自鎖，而此時(shí)的壓力角稱為臨界壓力角α c，即 α c=arctan{1/[(1+2b/L)tanΨ 2]} Ψ 1 為保證凸輪機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行，應(yīng)使其最大壓力角α max 小于臨界壓力角αc。靜力分析包括線性和非線性分析。 6 壓電分析 用于二維或三維結(jié)構(gòu)對(duì)AC、 DC 或任意隨時(shí)間變化的電流或機(jī)械載荷的響應(yīng)。 軟件主要功用 ANSYS 軟件的主要功能 ANSYS 軟件提供了對(duì)各種物理場(chǎng)量的分析，是一種能夠融結(jié)構(gòu)、熱流體、電 磁、聲學(xué)于一體的大型通用有限元分析軟件，其主要功能包括： 1 結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)分析是有限元分析方法最常用的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。 此外， ANSYS 還具有近 200種單元類型，這些豐富的單元特性能使用戶方便而 準(zhǔn)確地構(gòu)建出反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的仿真計(jì)算模型。其創(chuàng)始人 John Swanson 博士為匹茲堡大學(xué)力學(xué)教授、有限元 界權(quán)威。 利用 對(duì)于 直動(dòng) 尖端從動(dòng)件來(lái)說從動(dòng)件的尖端能夠與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。日本在這方面也有 很大發(fā)展日本是在第二次世界大戰(zhàn)以后致力于發(fā)展實(shí)用的自動(dòng)設(shè)備特別重視對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的研究日本有很多從事凸輪機(jī)構(gòu)研究的專家和專門生產(chǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的公司如大緣凸輪公司、三共制作所等。 后處理器處理可以處理的數(shù)據(jù)類型有兩種：一是基本數(shù)據(jù)，是指每個(gè)節(jié)點(diǎn)求解所得自由度解，對(duì)于 結(jié)構(gòu)求解為位移張量，其他類型求解還有熱求解的溫度、磁場(chǎng)求解的磁勢(shì)等，這些結(jié)果項(xiàng)稱為節(jié)點(diǎn)解；二是派生數(shù)據(jù)，是指根據(jù)基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出的結(jié)果數(shù)據(jù)，通常是計(jì)算每個(gè)單元的所有節(jié)點(diǎn)、所有積分點(diǎn)或質(zhì)心上的派生數(shù)據(jù)，所以也稱為單元解。例如需要考慮的重力，熱力分析中的熱生成速度。 6 施加載荷 在 ANSYS 中，載荷包括邊界條件和外部或內(nèi)部作應(yīng)力函數(shù)，在不同的分析領(lǐng)域中有不同的表征，但基本上可以分為 6 大類：自由度約束、力（集中載荷）、面載荷、體載荷、慣性載荷以及耦合場(chǎng)載荷。自底向上進(jìn)行實(shí)體建模時(shí)，用戶從最低級(jí)的圖元向上構(gòu)造模型，即：用戶首先定義關(guān)鍵點(diǎn)，然后依次是相關(guān)的線、面、體。 5 對(duì)產(chǎn)品分析優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法 前處理 部分 實(shí)體建模 ANSYS 程序提供了兩種實(shí)體建模方法：自頂向下與自底向上 。 以真正耦合的方式使用 ANSYS 技術(shù)，開發(fā)工程師即可獲得符合現(xiàn)實(shí)條件的解決方案。 前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及 網(wǎng)格 劃分工具，用戶 可以方便地構(gòu)造有限元模型； 分析計(jì)算模塊包括 結(jié)構(gòu)分析 （可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力； 后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來(lái)，也可 將計(jì)算結(jié)果以圖表、 曲線 形式顯示或輸出。 ANSYS 有限元分析的在各類產(chǎn)品設(shè) 計(jì)中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平必將 起到重要的作用。 當(dāng)然在分析過程中也存在結(jié)果誤差， ANSYS 分析值與理論值有差異原因可能是：用 ANSYS 對(duì) 凸輪 機(jī)構(gòu) 進(jìn)行 分析時(shí)輸入的彈性模量、密度、泊松比等相關(guān)參數(shù)以及網(wǎng)格劃分的疏密程度都對(duì)分析結(jié)果有一定的影響。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使 用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1萬(wàn)字（不 包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。以一對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)為實(shí)例，建立它的 ANSYS 仿真模型，通過 凸輪靜力學(xué)分析得出凸輪受力云圖及其變形， 凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得出了其瞬態(tài)時(shí)的位移和速度曲線，位移和加速度曲線等，為凸輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了理論依據(jù)和設(shè)計(jì)原則。 研發(fā)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)等特點(diǎn)，以 往采用多種方案設(shè)計(jì)，試制不同的樣機(jī)進(jìn)行對(duì)比，再通過試驗(yàn)去驗(yàn)證 的設(shè)計(jì)方法有待改進(jìn)，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)增加 ANSYS 有限 元分析這一環(huán)節(jié)，有利于縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約開 發(fā)成本。 4 軟件 主要包括三個(gè)部分：前處理模塊，分析計(jì)算模塊和后處理模塊。 ANSYS 在所提供的工程仿真工具的廣度和數(shù)量上堪稱絕無(wú)僅有。此外，其產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理可使知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)在工作組間與企業(yè)內(nèi)的實(shí)現(xiàn)共享。附加的功能還包括 圓弧構(gòu)造、切線構(gòu)造、通過拖拉與旋轉(zhuǎn)生成面和體、線與面的自動(dòng)相交運(yùn)算、自動(dòng)倒角生成、用于 網(wǎng)格 劃分的硬點(diǎn)的建立、移動(dòng)、拷貝和 刪除。最新版本 Ansys 同級(jí)別的軟件還有 ADINA、 ABAQUS、MSC 等， ADINA 和 ABAQUS 在非線性計(jì)算功能方面比 ANSYS 強(qiáng)， ABAQUS沒有流體計(jì)算模塊， ADINA 不能做電磁分析但是 ADINA 是做流固耦合最好的軟件。 體載荷（ Body Load） :是指體積或場(chǎng)載荷。 2. 時(shí)間歷程后處理器也簡(jiǎn)稱為 PosT26，用于分析處理指定時(shí)間范圍內(nèi)模型指定節(jié)點(diǎn)上的某結(jié)果項(xiàng)隨時(shí)間或頻率的變化情況，例如在瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中結(jié)構(gòu)某節(jié)點(diǎn)上的位移、速度和加速度從 0 秒到 10 秒之間的變化規(guī)律。 凸輪機(jī)構(gòu)在世界上的發(fā)展歷史 在凸輪機(jī)構(gòu)的理論研究方面歐美各國(guó)已有很多學(xué)者為此做出了巨大的貢獻(xiàn)他們發(fā)表很多的論文和專著。但是與先進(jìn)國(guó)家比較