【正文】 拾取菜單 Utility Menu→ Select→ Entities。彈出對話框 圖 16 所示 ，選擇下拉列表框“ TYPE”為“ 2 SOLID45”，在“ VAL1”文本框中輸入 4，將“ ACLEAR”選擇為“ Yes” ,單機“ OK”按鈕。 圖 10 凸輪機構 圖 11 凸輪從動件運動規(guī)律 23 直動 頂尖從動件 分析步驟 1. 改變任務名 拾取菜單 Utility Menu→ File→ Change 如圖 12 所示 ，在“ [/FILNAM]”文本框輸入 ANSYS1，單機“ OK”按鈕。 （ 1） 建模 瞬態(tài)動力學分析的建模過程與其他分析相試，包括定義單元類型、定義單元實常數(shù)、定義材料特性、建立幾何模型和劃分網絡等。 單擊“ OK”按鈕，在圖形顯示出變形圖，包含變形前的輪廓線，如圖 8 所示。 分析問題 為了考察凸輪在運轉時，發(fā)生多大的徑向位移，從而判斷 受力及 變形情況，以及凸輪受到的壓力作用。 凸輪輪廓曲線設計 的基本原理 根據工作要求選定了凸輪機構的類型、設計好從動件的運動規(guī)律和凸輪機構的基本尺寸后，即可進行凸輪輪廓曲線的設計。而非線性分析涉及塑性、應力鋼化、大變形、大應變、超彈性、接觸面和蠕變。ANSYS 能夠 完成的結構 分析有：結構靜力分析；結構非線性分析；結構動力學 分析；隱式、顯示及顯示 －隱式－顯示耦合求解。在 30 多年的發(fā)展過程中， ANSYS 不斷改進提高，功能不斷增強， 目前， ANSYS 軟件已形成完善、成熟的三大核心體系：以結構、熱力學為核 心的 MCAE 體系，以計算流體動力學為核心的 CFD 體系，以計算電磁學為核心的 CEM 體系。日本在凸輪機構的研究方面取得了很大成就如在機構設計方面致力于尋求凸輪機構的精確解和使凸輪曲線多樣化以適應新的要求發(fā)展凸輪機構的系統(tǒng)。 慣性載荷（ Inertia Loads） :是指由物體的慣性而引起的載荷。 網格劃分 ANSYS 程序提供了使用便捷、高質量的對 CAD 模型進行 網格 劃分的功能。綜合多物理場場產品組合能使用戶利用集成環(huán)境中的多個耦合物理場進行仿真與分析。 軟件基本用途及組成部 分 ANSYS 軟件 是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用 有限元分析軟件 。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 本文 進行了直動尖底從動件 盤形凸輪機構的有限元仿真分析。因此它可應用于以下工業(yè)領域： 航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學、橋梁、建筑、電子產品、重型機械、 微機電系統(tǒng) 、運動器械等。與那些刻板、僵化的系統(tǒng)不同， ANSYS 的軟件具有開放性和適應性特性，能實現(xiàn)高效的工作流程。 自適應網格 劃分是在生成了具有邊界條件的實體模型以后，用戶 指示程序自動地生成有限元網格，分析、估計網格的離散誤差，然后重新定義網格大小，再次分析計算、估計網格的離散誤差，直至誤差 低于用戶定義的值或達到用戶定義的求解次數(shù)。 1. 通用后處理器也 簡稱為 POSTl，用于分析處理整個模型在某個載荷步的某個了步、或者某個結果序列、或者某特定時間或頻率下的結果，例如結構靜力求解中載荷步 2 的最后 ― 個子步的壓力、或者瞬態(tài)動力學求解中時間等于 6 秒時的位移、速度與加速度等。此外我國在凸輪機構的共軛曲面原理、和專家系統(tǒng)等方面也有相當研究。這些 CAD 軟件有 Pro／ E、 UG、 CATIA、lDEAS， Solidwork、 Solid edge、 lnventor、 MDT 等。其內容 主要包括： 2D、 3D 及軸對稱靜磁場分析； 2D、 3D 及軸對稱時變磁場；交流磁場分 析；靜電場、 AC 電場分析； 5 聲學分析 ANSYS 程序能進行聲波在含流體介質中的傳播的研究，也能分析浸泡在流體中 的固體結構的動態(tài)特性。 11 第三章 凸輪 的 設計及其有限元靜力學分析 凸輪的設計 凸輪基本 尺寸的確定 在設計 凸輪輪廓曲線時，凸輪的基圓半徑等等都假設是給定的，而實際上凸輪機構的基本尺寸是要考慮到機構的受力情況是否良好、動作是否靈活，尺寸是否緊湊等許多因素所確定的。依據反轉法原理設計凸輪輪廓曲線可按下面步驟進行。 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Meshing→ Mesh Tool。 載荷和時間的相關性使得慣性力和阻尼作用比較重要。如果沒有設置，兩者都將被視為 ，指定后續(xù)的載荷步和載荷步選項。 5. 創(chuàng)建關鍵點 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→ Keypoints→ In Active CS。在彈出的對話框中，依次單擊“ Iso” 、“ Fit” 按鈕。彈出拾取窗口，拾取“ Pick All” 按鈕，彈出對話框圖 21 所示 ，在列表中選擇“ UX”和“ UY” ,單擊“ OK”按鈕。于是創(chuàng)建了一個代號為 11的局部坐標系，類型為圓柱坐標系，原點與全球原點重合， γ θ 平面與工作平面重合，同時也與全球直角坐標系的 x y 平面重合。彈出對話框，單機“ Size Controls” 區(qū)域中“ Lines” 后“ Set” 按鈕，彈出拾取窗口，拾取直線 1 和 3，單機“ OK”按鈕，彈出對話框，在“ NDIV”文本框中輸入 2，單機“ Apply” 按；再次彈出拾取窗口，拾取直線 2，單機“ OK”按鈕，在“ NDIV”文本框中輸入 10，單機“ OK”按鈕。 施加約束： Main Menu→ Solution→ Define Loads→ Apply→ structural→ Displacement. 施加載荷： Main Menu→ Solution→ Define Loads→ Apply→ structural 設 定 載荷 步 選項 ： Main Menu → Solution → Load Step Opts →Time/Frequenc→ Time→ Time step. 寫載荷步文件： Main Menu→ Solution→ Load Step Opts→ Write LS File. 重復以上過程，設置下一個載荷步。 }=節(jié)點加速度向量 {U。出現(xiàn)“ Solution done!” 提示時，求解結束，即可查看結果了?？墒?，靜力分析可以計算那些固定不變的慣性載荷對結構的影 響（如重力和離心力），以及那些可以近似為等價靜力作用的隨時間變化的載荷（如通常在許多建筑規(guī)范中所定義的等價靜力風載和地震載荷）。但此時機構尺寸將會增大。 8 優(yōu)化設計 優(yōu)化設計是 一種尋找最優(yōu)設計方案的技術。后處理功能 ANSYS 的 后處理用來觀察 ANSYS 的分析結果。 ， 利用靜力學分析凸輪施加載荷后受力情況。凸輪機構在機構化、自動化生產設備中得到極其廣泛的應用。例如 結構分析 中的力和力矩，熱力分析中的熱流速度，磁場分析中的電流段。ANS YS 程序提供了完整的 布爾 運算，諸如相加、 相減 、相交、分割、粘結和重疊。除了 ANSYS 外，沒有哪家工程仿真軟件供應商能提供如此深入的技術能力。 ANSYS 3 第一章 緒論 ANSYS 對產品分析優(yōu)化設計的 發(fā)展概況 ANSYS 基本概括 ANSYS 作為有限元領域的大型通用程序，以其多物理場耦合分析的先進技術和理念，在工業(yè)領域和研究方向都有廣泛而深入的應用。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 kiic analysis。對于特定的物理學領域， 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。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)據集，從而 “雕塑出 ”一個實體模型。 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。幾乎所有簡單的 、復雜的重復性機械動作都可由凸輪機構或者包括凸輪機構的組合機構來實現(xiàn)。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果進行驗證。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。 ANSYS 統(tǒng)一數(shù)據庫及 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－結構；流體流動－熱；流體－結構；熱－電； 電－磁－熱－流體－應力。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，從而改善機構的傳力特性。 13 圖 2 尖頂移動從動件盤型凸輪輪廓曲線的設計 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構的效應，它不考慮慣性和阻尼的影響，如結構隨時間變化的載荷情況。 17 拾取菜單 Main Menu→ Solution→ Solve→ Current “ Solve Current Load step” 對話框的 “ OK”按鈕。 }+【 K】 {U}={F(t)} 其中： 【 M】 =質量矩陣 【 C】 =阻尼矩陣 【 K】 =剛度矩陣 {U。 定義主自由度：僅縮減法使用。 8. 劃分單元 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Meshing→ Mesh Tool。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。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?；蛘邌螜C圖形窗口右側顯示控制工具條上的正方體按鈕 ,見圖 17。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)建關鍵點對話框 6. 創(chuàng)建直線 拾取菜單 Main Menu→ Preprocessor→ Modeling→ Create→ Lines→ Lines→Straight Line。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。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。彈出對話框，單機 底下 “ mesh” 按鈕， 選取實體， 單機“ OK”按鈕 。 （ 1） 選取適當?shù)谋壤?，作出從動件位移曲線如下圖所示。 一。其涉及范圍包括：聲波在容器內的流體介質中傳播；聲 波在固體介質中的傳播；水下結 構的動力分析；無限表面吸收單元。 ANSYS 還可以讀取 SAT、STEP、 ParaSolid、 lGES 格式的圖形 標準文件。但是與先進國家比較我國對凸輪機構的研究仍有較大差距特別是在加工和產品開發(fā)等方面 8 本課題研究內容 本課題研究的是 直動 尖頂從動件盤型 凸輪機構有限元 分析。 2. 時間歷程后處理器也簡稱為 PosT26，用于分析處理指定時間范圍內模型指定節(jié)點上的某結果項隨時間或頻率的變化情況，例如在瞬態(tài)動力學分析中結構某節(jié)點上的位移、速度和加速度從 0 秒到 10 秒之間的變化規(guī)律。最新版本 Ansys 同級別的軟件還有 ADINA、 ABAQU