【導(dǎo)讀】論文所研究的直線電機(jī)是應(yīng)用于數(shù)控非圓車削系統(tǒng)中的。度車削加工技術(shù)。工業(yè)計算機(jī)控制微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，驅(qū)動刀具按照預(yù)先設(shè)計的參考輸入軌跡。沿被加工零件徑向作高頻率往復(fù)運(yùn)動，從而車削加工出具有非圓橫截面形狀的零件。建立了直線電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。為了尋找影響直線電機(jī)綜合性能的關(guān)鍵參數(shù)、獲得改。進(jìn)設(shè)計的突破點(diǎn)，本文對直線電機(jī)添加位置反饋控制、PID控制、速度反饋控制等方案，利用MATLAB數(shù)值分析軟件對上述控制過程進(jìn)行了仿真計算。線電機(jī)性能的重要因素，改進(jìn)設(shè)計將從這些影響因素出發(fā)來提高直線電機(jī)的綜合性能。本論文對彈性支承直線電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和永磁體磁路作了全面地分析。針對這些缺點(diǎn)提出了改進(jìn)方案，并且通過磁路的計算對比，證實了改進(jìn)后的磁。路有效的減小了漏磁、提高了工作氣隙處磁感應(yīng)強(qiáng)度。為了減輕動子質(zhì)量，對線圈、線。為了提高彈性支承直線電機(jī)的靜態(tài)剛度，使用。后進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計提出了建議，這些建議對以后的設(shè)計工作有一定的指導(dǎo)意義。

　　

【正文】 蓋圖 310 磁鋼 圖 311 線圈骨架河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計26圖 312 位移傳感器圖 313 位移傳感器支架圖 314 內(nèi)鐵芯 圖 315 外鐵芯圖 316 前殼河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計27（2） SolidWorks 軟件輔助裝配體設(shè)計 裝配體是 2 個或多個零件(也稱為零部件)的組合。裝配體是將各種零件模型插人到 SolidWorks 裝配體文件中，利用零部件之間幾何關(guān)系的配合來限制各個零件的相對位置，使其構(gòu)成某一機(jī)械或機(jī)器的部件，甚至裝配成一臺完整的機(jī)械或機(jī)器。 在 SolidWorks 中，裝配體設(shè)計技術(shù)有自下而上和自上而下設(shè)計 2 種方法?？刹捎?1 種方法或 2 種方法結(jié)合使用，靈活應(yīng)用。 自下而上設(shè)計法是比較傳統(tǒng)的方法。采用該方法，各個零件先在零件文件中設(shè)計完成，再插人到裝配體中，根據(jù)設(shè)計要求組裝配合零件。該方法的優(yōu)點(diǎn)是零部件是獨(dú)立設(shè)計的，相互關(guān)系及重建行為更為簡單，并可專注于單個零件的設(shè)計工作。缺點(diǎn)是零，比較麻煩。 自上而下設(shè)計法是從裝配體中開始設(shè)計工作，采用該方法，直接在裝配體文件內(nèi)建立各零件，這是 2 種設(shè)計方法的不同之處。用戶可以使用一個零件的幾何體來幫助定義另一個零件。該方法的優(yōu)點(diǎn)是在構(gòu)建零件時可互相參考外形，省去部分草圖繪制及使用配合條件的設(shè)置麻煩。缺點(diǎn)是在裝配體中所建立的各個零件都是完全配合限制的。應(yīng)用 SolidWorks 進(jìn)行機(jī)械裝配體設(shè)計的步驟為: (1)新建一個裝配體文件:【文件】~【新建】~【裝配體】。(2)插人零件。 【插入】~【零組件】 、 【來自文件】。(3)組裝配合。主要采用 2 種方法:①將各零件建立配合關(guān)系(標(biāo)準(zhǔn)配合:重合、同軸心、平行、垂直、相切、距離、角度。高級配合:凸輪推桿配合、齒輪配合、限制配合、對稱配合)。②采用智慧組裝(SmartMates):拖動方式。選取方式。(4)重復(fù)(2)和(3)步，直至完成全部零件的裝配。(5)保存裝配體文件，完成裝配體設(shè)計。該裝配體所需各零件可在 SolidWorks 軟件里建模完成，也可直接調(diào)用 SolidWorks 軟件安裝目錄下的 sample、tutorial、assemblymates文件夾下的零件。 （3） 以直線測速機(jī)裝配體為例圖 317 所示 圖 317 測速機(jī)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計28(1)單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的【新建]，單擊【裝配體】 ，然后單擊確定。如圖 318 所示 (2)插人零部件。單擊【裝配體】工具欄上的【插人零部件 】如圖要插人的零件：支架 裝配體下，選擇 bracket. sldprt，其預(yù)覽在圖形區(qū)域中出現(xiàn)。 如圖 319 在圖形區(qū)域中任何地方單擊以放置 bracket，作為主體零件，在裝配體中固定不動，其他再添加的零件均為可浮動的。單擊【裝配體】工具欄上的【插人零部件】 ，選擇yoke_male . sldprt，在圖形區(qū)域中任何地方單擊即將其放置。單擊【整屏顯示全圖】 ，并將裝配體保存為 tutoria 文件。 步驟 3 組裝配合，添加配合關(guān)系。圖 318圖 319圖 320圖 321河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計29 平面重合配合單擊裝配體工具欄上的【配合】 ， 配合管理器出現(xiàn)，在圖形區(qū)域中選擇如圖 220 面，零部件移動到位，預(yù)覽 配合，執(zhí)行以下操作:單擊【重合】 ，作為配合類型，單擊確定，重合配合出現(xiàn)在特征管理器中配合下。 圓柱面同軸心配合單擊裝配體工具欄上的【配合】 ，配合管理器出現(xiàn)，在圖形區(qū)域中選擇如圖 320 柱面，零部件移動到位，預(yù)覽配合，執(zhí)行以下操作:單擊【同軸心】 ，作為配合類型，單擊確定，同心配合出現(xiàn)在特征管理器中配合下。 步驟 4 插人其他零件并添加配合關(guān)系。 插人零部件。單擊【裝配體】工具欄上的【插人零部件】1，插人 yoke_female. sldprt,spider. sldprt,crankarm. sldprt,crankshaft. sldprt ,crankknob. sldprt , ujoint _ pinl ,ujoint _ pint. sldprt，并且由于 ujoint_ pmt. sldprt要用到 2 個，可以通過復(fù)制或再次插人 1 個即可，單擊【整屏顯示全圖】 ，如圖 321 所示 添加配合關(guān)系。采用同樣的方法，逐步添加配合關(guān)系。單擊裝配體工具欄上的【配合】 ，配合管理器出現(xiàn)，在圖形區(qū)域中選擇如圖 221 關(guān)系，零部件移動到位，預(yù)覽配合，即可執(zhí)行操作。 通過上述各項操作，最終可完成如圖 322 所示配合體 步驟 5 保存裝配體文件，完成裝配體設(shè)計?；?SolidWorks 的機(jī)械零部件虛擬裝配體設(shè)計后，可為機(jī)械裝配體的應(yīng)力分析、強(qiáng)度計算、機(jī)構(gòu)運(yùn)動設(shè)計提供了極大的方便。圖 32圖 324 為直線電機(jī)整體裝配圖4 結(jié)語 應(yīng)用 SolidWorks 軟件，可以為機(jī)械產(chǎn)品的虛擬建模和設(shè)計提供了一個非常友好圖 323 圖 324河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計30的環(huán)境，進(jìn)行機(jī)械虛擬裝配體設(shè)計，為進(jìn)一步工程分析計算提供了極大便利。設(shè)計人員在計算機(jī)上通過 SolidWorks 軟件可以實現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計和分析全套過程 對建立的模型在 ADAMS 軟件中進(jìn)行動作仿真 ADAMS 的簡介　ADAMS 是 Automatic Dynamics Analysis of Mechanical System 縮寫，為原 MDI 公司開發(fā)的著名虛擬樣機(jī)軟件。1973 年 Mr. Michael E. Korybalski 取得密西根大學(xué)愛娜堡分校（University of Michigan， Ann Arbor）機(jī)械工程碩士學(xué)歷后，受雇于福特汽車擔(dān)任產(chǎn)品工程師，四年后（1977）與其它等人于美國密執(zhí)安州愛娜堡鎮(zhèn)創(chuàng)立 MDI 公司（Mechanical Dynamics Inc.） 。密西根大學(xué)對 ADAMS 發(fā)展具有密不可分的關(guān)系，在ADAMS 未成熟前，MDI 與密西根大學(xué)研究學(xué)者開發(fā)出 2D 機(jī)構(gòu)分析軟件 DRAMS，直到 1980年第一套 3D 機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析系統(tǒng)商品化軟件，稱為 ADAMS。 2020 年 3 月 18 日 公司并購 MDI 公司，自此 ADAMS 并入 MSC 產(chǎn)品線名稱為 （本文仍簡稱 ADAMS） 。　　　　 ADMAS 軟件由若干模塊組成，分為核心模塊、功能擴(kuò)展模塊、專業(yè)模塊、接口模塊、工具箱 5 類，其中核心模塊為 ADAMS / View——用戶界面模塊、ADAMS / Solver——求解器和 ADAMS/Postprocessor——專用后處理模塊?！　　　?ADAMS / View 是以用戶為中心的交互式圖形環(huán)境，采用 PARASOLID 作為實體建模的內(nèi)核，給用戶提供了豐富的零件幾何圖形庫，并且支持布爾運(yùn)算。同時模塊還提供了完整的約束庫和力/力矩庫，建模工作快速。函數(shù)編輯器支持 FORTRAN/7FORTRAN/90中所有函數(shù)及 ADAMS 獨(dú)有的 240 余種各類函數(shù)。使用 ADAMS / View 能方便的編輯模型數(shù)據(jù)，并將模型參數(shù)化；用戶能方便地進(jìn)行靈敏度分析和優(yōu)化設(shè)計。ADAMS / View 有自己的高級編程語言，具有強(qiáng)大的二次開發(fā)功能，用戶可實現(xiàn)操作界面的定制。　　　　 ADMAS/Solver 是 ADAMS 產(chǎn)品系列中處于心臟地位的仿真“發(fā)動機(jī)” ，能自動形成機(jī)械系統(tǒng)模型地動力學(xué)方程，提供靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的解算結(jié)果。ADMAS/Solver 有各種建模和求解選項，可有效解決各種工程應(yīng)用問題，可對由剛體和柔性體組成的柔性機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行各種仿真分析。用戶除輸出軟件定義的位移、速度、加速度和約束反力外，還可輸出自己定義的數(shù)據(jù)。ADMAS/Solver 具有強(qiáng)大的碰撞求解功能，具有強(qiáng)大的二次開發(fā)功能，可按用戶需求定制求解器，極大滿足用戶的不同需要?！　　　?ADAMS/Postprocessor 模塊主要用來輸出高性能的動畫和各種數(shù)據(jù)曲線，使用河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計31戶可以方便而快捷地觀察、研究 ADAMS 的仿真結(jié)果。該模塊既可以在 ADAMS / View 環(huán)境中運(yùn)行，也可脫離 ADAMS / View 環(huán)境獨(dú)立運(yùn)行。　　　　 ADAMS 是世界上應(yīng)用廣泛且最具有權(quán)威性的機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析軟件，其全球市場占有率一直保持在 50%以上。工程師、設(shè)計人員利用 ADAMS 軟件能夠建立和測試虛擬樣機(jī)，實現(xiàn)在計算機(jī)上仿真分析復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)性能。　　　　 利用 ADAMS 軟件，用戶可以快速、方便地創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型。既可以是在 ADMAS 軟件中直接建造的幾何模型，也可以是從其它 CAD 軟件中傳過來的造型逼真的幾何模型。然后，在幾何模型上施加力、力矩和運(yùn)動激勵。最后執(zhí)行一組與實際狀況十分接近的運(yùn)動仿真測試，所得的測試結(jié)果就是機(jī)械系統(tǒng)工作過程的實際運(yùn)動情況。過去需要幾星期、甚至幾個月才能完成的建造和測試物理樣機(jī)的工作，現(xiàn)在利用ADAMS 軟件僅需幾個小時就可以完成，并能在物理樣機(jī)建造前，就可以知道各種設(shè)計方案的樣機(jī)是如何工作的。 動作仿真過程（1）將用 solidworks 建立的裝配圖的格式改為.xmt_txt的格式。（2）啟動 Adams,將裝配圖導(dǎo)入到里面,如圖 325。（3）將裝配圖的各個零件改成對應(yīng)的名字（方便接下來添加約束）（4）按直線電機(jī)的工作原理給各個零件添加約束，最終效果如圖 326.圖 325 圖 326河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計32第四章 動態(tài)切削力和板狀彈簧的有限元分析 引言在非圓車削過程中，刀具在微進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下做高頻往復(fù)運(yùn)動，切削深度、速度等參數(shù)隨時間變化，切削過程中存在振動和沖擊，是動態(tài)切削過程。在切削過程中，刀具工作角度、刀具與工件間的摩擦狀態(tài)都隨時間變化，又引起切削力隨之變化。本文應(yīng)用有限元軟件 ANSYS 分析動子在動態(tài)切削力下的應(yīng)力應(yīng)變圖，方便找出危險點(diǎn)，為進(jìn)行失效分析和改進(jìn)提供理論依據(jù)。板狀彈簧是對直線電機(jī)動子（如線圈、線圈骨架、骨架支撐和刀具等）起支承作用，同時提供機(jī)構(gòu)一定靜剛度的一個重要部分。本文應(yīng)用 ANSYS 分析板狀彈簧上部受到水平力作用時的形變量，根據(jù)形變量計算其剛度，從而計算分析板狀彈簧是否滿足設(shè)計要求，準(zhǔn)確地確定其結(jié)構(gòu)參數(shù)，縮短了設(shè)計、制造周期。 有限元軟件 ANSYS 介紹ANSYS 軟件是融結(jié)構(gòu)、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。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國 ANSYS 開發(fā)，它能與多數(shù) CAD 軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級 CAE 工具之一。軟件提供了 100 種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料，以 便 于 分析 不 同 方 面 和 類 型 的 問 題 。ANSYS 有限元軟件包是一個多用途的有限元法計算機(jī)設(shè)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。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域： 航空航天、汽車工業(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)動器械等。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個人機(jī)到大型機(jī)的多種計算機(jī)設(shè)備上，如 PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY 等。 ANSYS 的模塊介紹　　軟件主要包括三個模塊：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模塊。 　　前處理模塊提供了一個強(qiáng)大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以方便地構(gòu)造有限河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計33元模型，在 ANSYS 分析中除了磁場分析以外，用戶不需要告訴 ANSYS 使用的是什么單位制，只需要自己決定使用何種單位制，然后確保所有輸入值的單位制保持統(tǒng)一，單位制不同影響輸入的實體模型尺寸、材料屬性實常數(shù)以及載荷等。 　　分析計算模塊包括結(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） 、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，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； 　　后處理模塊是把計算結(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，也可將計算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。 ANSYS 的前處理模塊主要有兩部分內(nèi)容：實體建模和網(wǎng)格劃分。 （1）實體建模ANSYS 程序有兩種實體建模方法：自頂向下和自底向上。自頂向下實體建模是用戶定義一個模型的最高級圖元，如棱柱、球等，稱為基元，程序就會自動定義相關(guān)的關(guān)鍵點(diǎn)、線及面。用戶利用這些高級圖元直接構(gòu)造幾何模型，如二維的圓和矩形以及三維的塊 、球、錐和柱。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(yùn)算來組合數(shù)據(jù)集，從而“雕塑出”一個實體模型。ANSYS 程序提供了完整的布爾運(yùn)算，諸如相加、相減、相交、分割、粘結(jié)和重疊。在創(chuàng)建復(fù)雜實體模型時，對線、面、體、基元的布爾操作能減少相當(dāng)可觀的建模工作量。ANSYS 程序還提供了拖拉、延伸、旋轉(zhuǎn)、移動和拷貝實體模型圖元的功能。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、線與面的自動相交運(yùn)算、自動倒角生成、用于網(wǎng)格劃分的硬點(diǎn)的建立、移動、拷貝和刪除。自底向上進(jìn)行實體建模時，用戶從最低級的圖元向上構(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。 （2） 網(wǎng)