【正文】 我國對凸輪機構(gòu)的研究仍有較大差距特別是在加工和產(chǎn)品開發(fā)等方面 8 本課題研究內(nèi)容 本課題研究的是 直動 尖頂從動件盤型 凸輪機構(gòu)有限元 分析。 ANSYS 公司成立于 1970年，總部設(shè)在美國的賓夕法尼亞洲，目前是世界 CAE 行業(yè)中最大的公司。 ANSYS 還可以讀取 SAT、STEP、 ParaSolid、 lGES 格式的圖形 標準文件。 ANSYS 還提供自動或手動時 程計算結(jié)果處理的工具。其涉及范圍包括：聲波在容器內(nèi)的流體介質(zhì)中傳播；聲 波在固體介質(zhì)中的傳播；水下結(jié) 構(gòu)的動力分析；無限表面吸收單元。 軟件對本課題研究內(nèi)容 利用 ANSYS 軟件分析凸輪機構(gòu)的前提條件之下， 本文利用 結(jié)構(gòu)分析里的靜力分析， 瞬態(tài)動力學分析凸輪機構(gòu)， 靜力分析用于靜態(tài)載荷，用于求解靜力載荷作用下的結(jié)構(gòu)的位移和應力等。 一。必要時再檢查所設(shè)計的凸輪是否滿足α max≦ [α ]的要求。 （ 1） 選取適當?shù)谋壤?，作出從動件位移曲線如下圖所示。因此，在開始建立有限元模型時就應當考慮要分析問題的特點，對需要劃分的有限元網(wǎng)絡的粗細和分布情況有一個大概的計 劃。彈出對話框，單機 底下 “ mesh” 按鈕， 選取實體， 單機“ OK”按鈕 。 在列表框中選擇“ YComponent of displacement(Y 向位移 )”選項， 此時， Y 向位移即為徑向位移。如果慣性力和阻尼作用不重要就可以用靜力學分析代替瞬態(tài)分析。兩個連續(xù)時間點間的時間增量稱為積分時間步長 （ integration time step） 。即指定每一個載荷步的時間值、載荷值、是階躍載荷還是坡度載荷及其他載荷步選項。 從動件位移 S 隨時間的變化情況如圖 11所示。彈出對話框 圖 15，在“ NPT”文本框中輸入 1，在“ X， Y， Z”文本框中分別輸入 0,0,0，單機“ Apply” 按鈕；在“ NPT”文本框中輸入 2，在“ X， Y， Z”文本框中分別輸入 ,0，單機“ Apply” 按鈕；在“ NPT”文本框中輸入 3，在“ X， Y， Z”文本框中分別輸入 ,0，單機“ Apply”按鈕；在“ NPT”文本框中輸入 4，在“ X， Y， Z”文本框中分別輸入 0,0，單機“ OK” 按鈕； 25 圖 15 創(chuàng)建關(guān)鍵點對話框 6. 創(chuàng)建直線 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→ Lines→ Lines→Straight Line。 9. 設(shè)定擠出選項 為下一步由面擠出體時形成單元做準備?；蛘邌螜C圖形窗口右側(cè)顯示控制工具條上的正方體按鈕 ,見圖 17。在彈出的對話框中，將Keypoint numbers 和 Line number 關(guān)閉，將 Arean numbers(面號 )打開，單擊“ OK”按鈕。由于選中的節(jié)點即從動件圓柱表面上的節(jié)點的節(jié)點坐標系在上一步被旋轉(zhuǎn)到與 11 號局部坐標系對齊 ， 所 以 此 時 施 加 的 x,y 方 向 約 束 就 分 別 是 徑 向 約 束 和 切 向 約 29 圖 21 施加約束對話框 拾取菜單 Utility Menu→ Select→ Everything。 28 圖 19 選擇實體對話框 圖 20 選擇實體對話框 拾取菜單 Utility Menu→ Plot→ Nodes 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Move/Modify→ Rotate Node CS→ To Active CS。彈出對話框 圖 18 所示 ，選擇下拉列表框“ KCS”為“ Cylindrical 1” ,單擊“ OK”按鈕。彈出拾取 窗口，拾取面，單機“ Ok”按鈕；再次彈出拾取窗口。 8. 劃分單元 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Meshing→ Mesh Tool。 圖 13 單元類型庫對話框 24 3. 定義材料模型 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Material Props→ Material Models.彈出對話框 圖 14，在右側(cè)列表中依次拾取“ Structural” 、“ Linear” 、“ Elastic” 、“ Isotropic” ,彈出對話框，在“ EX”文本框中輸入 2e11（彈性模量），在“ PRXY”文本框中輸入 （泊松比），單機“ OK”按鈕；再拾取右側(cè)列表中“ Structural” 下“ Density” ,彈出對話框，在“ DENS”文本框中輸入 7800（密度），單機“ OK”按鈕。 定義主自由度：僅縮減法使用。 （ 2） 施加載荷和求解 瞬態(tài)動力學可以施加隨時間變化的載荷。 }+【 K】 {U}={F(t)} 其中： 【 M】 =質(zhì)量矩陣 【 C】 =阻尼矩陣 【 K】 =剛度矩陣 {U。 18 圖 8 凸輪 應力 云圖 (N/M2) 由圖可知節(jié)點計算，步數(shù) 1，迭代次數(shù) 1，時間 1（載荷步時間，常用于非線性分析與諧響應與其他動力分析。 17 拾取菜單 Main Menu→ Solution→ Solve→ Current “ Solve Current Load step” 對話框的 “ OK”按鈕。 拾取菜單 Utility Menu→ File→ Import→ Parasolid→ 選取導入文件夾下的凸輪模型 2．導入模型變?yōu)閷嶓w形式 Utility Menu→ PlotCtrls→ style→ solid model facets→ 改為 normal faceting. Utility Menu→ Plot→ Volumes 3. 選擇單元類型 拾取單元 Main Menu→ Preprocessor→ Element Type→ ADD/Edit/Delete.彈出對話框，單機“ Add”按鈕；彈出對話框 圖 4 所示 ，在左側(cè)列表選“ Structural Solid”，在右側(cè)列表中選“ Quad 4node 42”,單機“ Apply”按鈕；再在右側(cè)列表中選“ Brick 8node 45”,單機“ OK”按鈕；單機對話框“ Close”按鈕。 13 圖 2 尖頂移動從動件盤型凸輪輪廓曲線的設(shè)計 14 凸輪的有限元分析 — 靜力學分析 靜力學分析概述 靜力學分析計算在固定不變的載荷作用下結(jié)構(gòu)的效應，它不考慮慣性和阻尼的影響，如結(jié)構(gòu)隨時間變化的載荷情況。所謂反轉(zhuǎn)法，是建立在相對運動不變形原理上的一種方法。即 tanα =[(ds/dσ )e]/[(r02e2)1/2+s] 由此可知，在偏距一定，推桿的運動規(guī)律已知的條件下，加大基圓半徑 r0,可減小壓力角α，從而改善機構(gòu)的傳力特性?？梢杂盟矐B(tài)動力學分析確定結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)載荷、瞬態(tài)載荷和簡諧載荷的隨意組合作用下的隨時間變化的位移、應變、應力及力。 ANSYS 統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫及 多物理場分析并存的特點保證了可方便的進行耦合場分析，允許的耦合類型有以 下幾種：熱－應力；磁－熱、磁－結(jié)構(gòu)；流體流動－熱；流體－結(jié)構(gòu)；熱－電； 電－磁－熱－流體－應力。 ANSYS 能夠完 成的熱分析有：穩(wěn)態(tài)溫度場分析；瞬態(tài)溫度場分析；相變分析；輻射分析。提供的 多種求解器分別適用于不同的問題及不同的硬件配置。 9 軟件特點 ANSYS 是一個大型通用的商業(yè)有限元軟件，功能完備的前后處理器使ANSYS 易學易用，強大的圖形處理能力及得心應手的實用工具使得用戶在處理問題時得 心應手，奇特 的多平臺解決方案使用戶能夠做到物盡其用， ANSYS提供兩種基本網(wǎng)格劃分技術(shù)：智能網(wǎng)格和映射網(wǎng)格，分別適合于 ANSYS 初學者和高級使用者。從而利用 ANSYS 進行 靜力學分析及 瞬態(tài)動力學分析的方法、步驟和過程，并使用解析解對有限元分析結(jié)果進行驗證。我國對凸輪機構(gòu)的應用和研究已有多年歷史目前仍在繼續(xù)擴展和深入。幾乎所有簡單的 、復雜的重復性機械動作都可由凸輪機構(gòu)或者包括凸輪機構(gòu)的組合機構(gòu)來實現(xiàn)。 耦合場載荷（ Coupledfield Loads） :是一種特殊的載荷，是考慮到一種分析的結(jié)果，并將該結(jié)果作為另外一個分析的載荷。 力（集中載荷）（ Force）：是指施加于模型 節(jié)點 上的集中載荷或者施加于實體模型邊界上的載荷。延伸網(wǎng)格 劃分可將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)格。無論使用自頂向下還是自底向上方法建模，用戶均能使用 布爾 運算來組合數(shù)據(jù)集，從而 “雕塑出 ”一個實體模型。不論是為企業(yè)中新手還是能手使用；是單套部署還是企業(yè)級部署；是首次通過還是復雜分析；是桌面計算、并行計算還是多核計算，這一工程設(shè)計的高擴展性均能滿足當 前與未來的需求。對于特定的物理學領(lǐng)域， ANSYS 的軟件可讓用戶能更深入地鉆研，從而解決更多種類的問題，處理更為復雜的情況。 CAE 的技術(shù)種類有很多， 其中包括 有限元法 (FEM,即 Finite Element Method),邊界元法 (BEM,即Boundary Element Method)， 有限差分法 (FDM,即 Finite Difference Element Method)等。 kiic analysis。 Abstract ..................................................................................................................... 2 第一章 緒論 .............................................................................................................. 3 ANSYS 對產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展概括 .............................................................. 3 ANSYS 基本概括 .................................................. 錯誤 !未定義書簽。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 直動尖頂從動件盤型 凸輪機構(gòu)有限元分析 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 20xx 年 5 月 30日 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導 教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 ANSYS 基本用途及組成部分 ............................................................... 4 ANSYS 軟件優(yōu)勢 ................................................................................... 4 ANSYS 對 產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計的應用方法 ............................................................. 5 前處理部分 .......................................................................................... 5 后處理部分 .......................................................................................... 6 第二章 本課題研究的發(fā)展概 況 ......................................