應(yīng)用有限元法建立兩類(lèi)機(jī)床有限元模型對(duì)其熱特性進(jìn)行分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(草稿版)(編輯修改稿)
2025-07-02 11:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念 。 2． 基于 特征建模 Pro/E 是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)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(huà)草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過(guò)的簡(jiǎn)易和靈活 。 3． 單一數(shù)據(jù)庫(kù)（全相關(guān) ） Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的 數(shù)據(jù)庫(kù)上，不象一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來(lái)自一個(gè)庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶(hù)在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門(mén)的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜 。 CK1416 數(shù)控車(chē)床主軸 3D 建模 CK1416 數(shù)控車(chē)床主軸的熱特性有限元分析 一． ProE 和 ANSYS 簡(jiǎn)介 ANSYS 有限元 軟件 包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來(lái)求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問(wèn)題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域： 航空航天、汽車(chē)工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、 微機(jī)電系統(tǒng) 、運(yùn)動(dòng)器械等 。 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 。 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(hù)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 。 現(xiàn)主要就 ANSYS 熱分析進(jìn)行討論： 熱分析一般是單獨(dú)進(jìn)行的，其后往往還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，計(jì)算由于熱膨脹或收縮不均勻引起的應(yīng)力。 熱分析包括以下類(lèi)型： （ 1） 相變（融化及凝固），即金屬合金在溫度變化時(shí)的相變， 如鐵合金中馬氏體與奧氏體的轉(zhuǎn)變。 （ 2） 內(nèi)熱源 (例如電阻發(fā)熱 )，存在熱源問(wèn)題，例如在加熱爐中試件進(jìn)行加熱。 （ 3） 熱傳導(dǎo)，是熱傳遞的一種方式，當(dāng)相接處的兩物體存在溫度差時(shí)發(fā)生。 （ 4） 熱對(duì)流，是熱傳遞的一種方式，當(dāng)存在流體，氣體和溫度時(shí)發(fā)生。 （ 5） 熱輻射，是熱傳遞的一種方式，只要存在溫度差時(shí)九發(fā)生，可以在真空中進(jìn)行 。 二． 數(shù)控車(chē)床主軸設(shè)計(jì) 經(jīng)查閱資料可得知 CK1416 車(chē)床的主軸的相關(guān)尺寸，現(xiàn)如下： 三． 車(chē)床主軸熱分析 有限元熱分析基礎(chǔ) 1 傳熱學(xué)經(jīng)典理論 熱分析遵循熱應(yīng)力學(xué)第一定律，即能量守恒定律：對(duì)于一個(gè)封閉的系統(tǒng)（沒(méi)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(dòng)能； Δ PE —— 系統(tǒng)勢(shì)能。 對(duì)于大多數(shù)工程傳熱問(wèn)題： Δ KE=Δ PE=0； 通常考慮沒(méi)有做功， W=0，則： Q=Δ U； 對(duì)于熱穩(wěn)態(tài)分析： Q=Δ U=0，即流入系統(tǒng)的熱量等于流出的熱量； 對(duì)于瞬態(tài)熱分析：dtdUq?，即流入或流出的熱傳遞速率 q 等于系統(tǒng)內(nèi)能的變化。 2 三種基本熱傳遞方式 1） 熱傳導(dǎo) 當(dāng)物體內(nèi)部存在溫差，即存在溫度梯度時(shí)，熱量從物體的高溫部分傳遞到低溫部分；而且不同溫度的物體相互接觸時(shí)熱量會(huì)從高溫物體傳遞到低溫物體。這種熱量傳遞的方式稱(chēng)為熱傳導(dǎo)。 圖 41 熱傳導(dǎo)示意圖 如圖 41 所示，圖中左右兩表面均維持均勻溫度，分別為 hotT 和 coldT ， hotT ?coldT ，熱量從左側(cè)平面向右側(cè)平面?zhèn)鬟f，且滿(mǎn)足以下關(guān)系式： d TTKAtQ col dhot )( ?? 式中： Q 為時(shí)間 t 內(nèi)的傳熱量或熱流量， K 為熱傳導(dǎo)率或熱傳導(dǎo)系數(shù)， T 為溫度，A 為平面面積， d 為兩平面之間的距離。 上式所表達(dá)的即為傅里葉定律，又稱(chēng)為熱傳導(dǎo)基本定律。 2）對(duì)流 熱對(duì)流是指固體的表面與
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