【正文】 隨外載荷不成比例變化。ANSYS程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問(wèn)題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。ANSYS程序可以分析大型三維柔體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的積累影響起主要作用時(shí)，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運(yùn)動(dòng)特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。、電磁場(chǎng)、流體動(dòng)力學(xué)、聲場(chǎng)和壓電等強(qiáng)大的分析功能。四、后處理模塊POSTl和POST26 ANSYS軟件的后處理過(guò)程包括兩個(gè)部分:通用后處理模塊POST1和時(shí)間歷程后處理模塊POST26。通過(guò)友好的用戶界面，可以很容易獲得求解過(guò)程的計(jì)算結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行顯示。這些結(jié)果可能包括位移、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、速度及熱流等，輸出形式可以有圖形顯示和數(shù)據(jù)列表兩種。五、有限元法進(jìn)行工程分析的一般過(guò)程[16] ANSYS分析過(guò)程中包含三個(gè)主要步驟：1. 創(chuàng)建有限元模型（1）創(chuàng)建或讀入幾何模型；（2）定義材料屬性；（3）劃分網(wǎng)格（節(jié)點(diǎn)及單元）。2. 施加載荷并求解（1）施加載荷及載荷選項(xiàng)、設(shè)定約束條件。（2）求解。3. 查看結(jié)果（1）查看分析結(jié)果。（2）檢驗(yàn)結(jié)果（分析是否正確）。用有限元法進(jìn)行工程分析的一般過(guò)程如圖33所示： CAD軟件三維建模輸入材料參數(shù) 前置處理給定載荷及約束修改網(wǎng)格生成有限元分析程序有限元分析后置處理顯示輸出N滿意 Y結(jié) 束 圖33 有限元法進(jìn)行工程分析的一般過(guò)程六、ANSYS軟件的質(zhì)量認(rèn)證ANSYS軟件是第一個(gè)通過(guò)IS09001質(zhì)量認(rèn)證的大型分析設(shè)計(jì)類(lèi)軟件，是美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME )、美國(guó)核安全局(NQA)及近二十種專(zhuān)業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)分析軟件。在國(guó)內(nèi)第一個(gè)通過(guò)了中國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)認(rèn)證并在國(guó)務(wù)院十七個(gè)部委推廣使用。167。 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的有限元分析轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在前一章以及設(shè)計(jì)過(guò)，為了看設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否符合要求以及強(qiáng)度能達(dá)到工作的要求，就必須采用有限元進(jìn)行分析，在此特使用ANSYS分析軟件進(jìn)行分析,首先說(shuō)明本圖形的建模沒(méi)有在ANSYS中進(jìn)行，而是在PRO/E中，然后通過(guò)格式轉(zhuǎn)化后轉(zhuǎn)入到ANSYS的界面中對(duì)所設(shè)計(jì)的圖形實(shí)體進(jìn)行的分析，具體分析過(guò)程如下[17][18][19][20]： （方案1） 實(shí)體建模采用的是PRO/E建模然后從CAD系統(tǒng)中傳入實(shí)體模型。ANSYS提供了強(qiáng)大的與其它CAD系統(tǒng)的接口。用戶可以在其它CAD系統(tǒng)中創(chuàng)建有限元模型，然后再把它傳入到ANSYS中進(jìn)行分析。利用ANSYS本身的實(shí)體建模功能建立實(shí)體模型很不方便，特別是對(duì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的實(shí)體模型，坐標(biāo)系和工作面需頻繁轉(zhuǎn)換，建模難度很大。但ANSYS可與多種CAD軟件集成并有接口，利用ANSYS提供的數(shù)據(jù)接口，可精確地將CAD系統(tǒng)下生成的幾何數(shù)據(jù)傳入ANSYS中，并對(duì)其求解。由于作業(yè)臂結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此，本課題采用在PRO/E中建立實(shí)體模型，然后通過(guò)SAT格式導(dǎo)入，其優(yōu)點(diǎn)是用 SAT 文件轉(zhuǎn)換方便，而且一般不會(huì)有轉(zhuǎn)換問(wèn)題。在實(shí)際導(dǎo)入過(guò)程中，通過(guò)模型檢查，也未發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤信息。單元選取 對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)建立模型，特別是對(duì)于一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，肯定有許多種建模方案，因此要合理選擇方案，使之既要滿足精度要求，又要節(jié)省資源，降低工作量，也是應(yīng)用有限元法的主要研究課題之一。在此也有兩種方法： 第一種方法:選用實(shí)體單元(solid element)建立有限元模型； 第二種方法:選用板殼單元(shell element)建立有限元模型。 對(duì)于方法一來(lái)說(shuō)，因?yàn)锳NSYS強(qiáng)大的建模功能，運(yùn)用實(shí)體單元建模,可以很直觀的反映實(shí)際生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，而且，又由于ANSYS強(qiáng)大的后處理功能，其建立的模型，經(jīng)過(guò)網(wǎng)格劃分和ANSYS軟件的分析計(jì)算，可以直觀的顯示轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)受載后變形云圖和應(yīng)力云圖等。然而，利用實(shí)體單元來(lái)建立模型，進(jìn)行網(wǎng)格化和有限元計(jì)算需要占用計(jì)算機(jī)很大的內(nèi)存等資源，要求高性能的計(jì)算機(jī)資源。對(duì)于方法二來(lái)說(shuō)，因?yàn)椴捎冒鍤卧姆椒ń⒛Ｐ停闷矫鎭?lái)描述實(shí)體模型，占用相對(duì)較少的計(jì)算機(jī)內(nèi)存，從而大大減少了有限元計(jì)算對(duì)計(jì)算機(jī)資源的消耗，因而可以在相同的計(jì)算機(jī)資源的基礎(chǔ)上，可以將模型網(wǎng)格劃分更細(xì)致和建立能夠反映盡量貼近實(shí)際工程中的轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)(即可以執(zhí)行更加少的模型簡(jiǎn)化操作)，因而可以得到更加精確的結(jié)果。然而，同樣由于用平面來(lái)描述實(shí)體模型，而導(dǎo)致所建立模型的直觀性較差，不能形象地反映分析結(jié)果。所以在本次分析過(guò)程采用了第一種方法進(jìn)行分析：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 實(shí)踐證明，對(duì)于一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)在不影響計(jì)算精度的前提下，做些適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化工作是必要的。一則可以減少許多繁瑣的工作，大大減少工作量；二則可以通過(guò)忽略一些由于工藝上的細(xì)小結(jié)構(gòu)和無(wú)關(guān)緊要的小細(xì)節(jié)，可以使得有限元模型網(wǎng)格化時(shí)可以生成質(zhì)量比較好的網(wǎng)格，從而可以使得有限元軟件計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確；三則可以充分利用有限的計(jì)算機(jī)資源，著重在關(guān)鍵部位進(jìn)行計(jì)算和分析。 對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)這樣的結(jié)構(gòu)，基本上是按照自然結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行的。本文在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化時(shí)考慮以下幾條原則： 。 ，代之以直線形式。因?yàn)榭紤]到此處的實(shí)際應(yīng)力值比較小，采用直線的形式可以改善網(wǎng)格的質(zhì)量。實(shí)際結(jié)果證明也是如此。 ，仍舊采用板殼單元。盡管支座寬厚之比不太大，不太滿足板殼元的條件，然而由于此處受力情況不太復(fù)雜，而 且對(duì)此處加強(qiáng)，在技術(shù)上和工程上都是非常容易的，再者依據(jù)圣維南原理，此處計(jì)算產(chǎn)生的誤差不會(huì)影響到轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的整體分析結(jié)果。因?yàn)檫@些細(xì)小部件將使模型有限元網(wǎng)格的劃分變得極其困難，造成大量的形狀失效單元，甚至可能導(dǎo)致無(wú)法正常計(jì)算。、圓角以及由于構(gòu)造等原因而需要開(kāi)的小孔之類(lèi)。在下圖顯示的是轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的實(shí)體模型圖：由本圖可以看出以下特點(diǎn)：實(shí)體采用的是前后高強(qiáng)板，前后加上加強(qiáng)筋來(lái)加強(qiáng)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，在轉(zhuǎn)臺(tái)的左右加薄板進(jìn)行加強(qiáng)的，而底版則采用的是大型圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)。前后加強(qiáng)板以及加強(qiáng)筋之間采用的是剛性連接。在此進(jìn)行ANSYS分析時(shí)不考慮焊接的應(yīng)力影響。 圖41 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的模型圖單元選取單元選取按照ANSYS軟件提供的單元庫(kù)，結(jié)合高空作業(yè)小車(chē)轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，故選用ANSYS單元庫(kù)中實(shí)體模型的BRICK45單元。網(wǎng)格劃分 ，不過(guò)可以利用以下方法來(lái)測(cè)定是否當(dāng)前的網(wǎng)格劃分可以認(rèn)為是合理的： (1)利用自適應(yīng)網(wǎng)格劃分產(chǎn)生可滿足能量誤差估計(jì)準(zhǔn)則的網(wǎng)格； (2)與先前獨(dú)立得到的試驗(yàn)結(jié)果或已知解析解進(jìn)行對(duì)比，對(duì)已知和算得結(jié)果偏差過(guò)大的地方進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化； (3)執(zhí)行一個(gè)自認(rèn)為是合理的網(wǎng)格劃分的初始分析，再在危險(xiǎn)區(qū)域利用兩倍多的網(wǎng)格重新分析并比較兩者的結(jié)果。如果這兩者給出的結(jié)果幾乎相同，則網(wǎng)格是足夠的。如果產(chǎn)生了顯著不同的結(jié)果，應(yīng)該繼續(xù)細(xì)化網(wǎng)格直到隨后的劃分獲得了近似相等的結(jié)果。另外，網(wǎng)格劃分密度尺度很重要，假如網(wǎng)格過(guò)于粗糙，那么結(jié)果可能包含嚴(yán)重的錯(cuò)誤。如果網(wǎng)格過(guò)于細(xì)致，將花費(fèi)過(guò)多的計(jì)算時(shí)間，浪費(fèi)計(jì)算資源，使模型占的計(jì)算機(jī)內(nèi)存過(guò)大至于不能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。 圖42 轉(zhuǎn)臺(tái)的單元分析3 加載和約束（1）、材料參數(shù) 彈性模量為: 泊 松 比: 。 材 料 密 度: 重力加速度: （2）、 加載和約束加載方式為：采用集中力的方式加載。轉(zhuǎn)臺(tái)手到下臂傳來(lái)的集中力和伸縮油缸的集中力的作用在轉(zhuǎn)臺(tái)的Y方向加以約束來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行加載和約束。由于采用的外部載荷主要是針對(duì)的半圓上受到的集中力如若想要得到半圓上的均勻受力則必須進(jìn)行一定的計(jì)算： 由于2點(diǎn)和6點(diǎn)的半圓面積是不一樣的，在此進(jìn)行計(jì)算： 轉(zhuǎn) 臺(tái) 的 工 況 一受 力 要 求受 力 方 向2 點(diǎn) 受 力6 點(diǎn) 受 力受200kg外力Y 方 向 受 力5141720N13662420N約束和加載的圖分別如下：圖43 轉(zhuǎn)臺(tái)加約束和受加載圖查看應(yīng)力變化及變形 圖44 轉(zhuǎn)臺(tái)的變形圖 圖45 轉(zhuǎn)臺(tái)的應(yīng)力圖根據(jù)應(yīng)力變?cè)菩螆D可知：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，由圖44和45可知，轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的最大變形在轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的尾部。，發(fā)生在轉(zhuǎn)臺(tái)尾部的與伸縮油缸的連接部位。轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)形狀突變處的局部應(yīng)力值較高，其余部位為不大。對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)力最大部位結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致應(yīng)力過(guò)大的原因是該部位結(jié)構(gòu)有形狀突變，由此導(dǎo)致應(yīng)力集中的產(chǎn)生。從整體的設(shè)計(jì)來(lái)看本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度上還是符合要求的應(yīng)力值和變形均很小所以本次所采用的設(shè)計(jì)是符合要求的。[9](方案二)所采用的方案二在有限元中的分析和方案是一樣的。結(jié)構(gòu)模型圖：首先也是采用的單元選取,和方案一一樣采用的是SOLID45的格式,然后進(jìn)行了網(wǎng)格的化分,再進(jìn)行加載分析結(jié)果。約束和加載的圖分別如下: 圖46 轉(zhuǎn)臺(tái)加約束和受加載圖查看應(yīng)力變化及變形圖:圖47 轉(zhuǎn)臺(tái)的變形圖 圖48 轉(zhuǎn)臺(tái)的應(yīng)力變化圖根據(jù)應(yīng)力變?cè)菩螆D可知：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，由圖47和48可知，轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的最大變形在轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的尾部。，發(fā)生在轉(zhuǎn)臺(tái)尾部的與伸縮油缸的連接部位。轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)形狀突變處的局部應(yīng)力值較高，其余部位不大。由此可以看出設(shè)計(jì)方案二的變形和應(yīng)力值也不大，在強(qiáng)度要求上也是能夠滿足要求，高空作業(yè)小車(chē)可以正常工作,本設(shè)計(jì)也是符合要求的。綜合上述兩種方案由于方案一和方案二在強(qiáng)度上均能滿足要求，而方案一轉(zhuǎn)臺(tái)的自重比方案二大，且結(jié)構(gòu)上也比方案二要大?？紤]到經(jīng)濟(jì)實(shí)用和材料的浪費(fèi)，特選擇方案二為最佳方案。本設(shè)計(jì)的結(jié)論為下圖：第4章 結(jié) 論本文對(duì)重型機(jī)械高空作業(yè)車(chē)—轉(zhuǎn)臺(tái)部分進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，并對(duì)其中的相關(guān)部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)及驗(yàn)證，最后對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力分析。采用了ANSYS軟件進(jìn)行分析，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。以下本人就將所做的工作做一小結(jié):。在整體結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)了穩(wěn)定、實(shí)用的特點(diǎn)，力求減輕結(jié)構(gòu)的重量，降低整體高度，在此基礎(chǔ)上做出了詳細(xì)的計(jì)算。，采用了齒輪傳動(dòng)利用齒輪的外嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力，對(duì)此特別對(duì)傳動(dòng)齒輪進(jìn)行了設(shè)計(jì)和強(qiáng)度的分析和計(jì)算最后的結(jié)果在強(qiáng)度上滿足要求。，對(duì)其進(jìn)行了靜力分析。在靜力性能分析中，分析了承受外加載荷時(shí)的變形和應(yīng)力情況，分析結(jié)果表明，轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)選取符合要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。且轉(zhuǎn)臺(tái)的整體重量較小進(jìn)一步驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性?？傊?，在該設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合了諸多對(duì)各種轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用了合理的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)制造過(guò)程中的加工和裝配質(zhì)量也提出了嚴(yán)格要求，所以該設(shè)備在使用過(guò)程中應(yīng)完全能滿足使用要求。致 謝首先感謝我的指導(dǎo)老師蔣紅旗副教授。本論文是在指導(dǎo)導(dǎo)師的嚴(yán)格要求和悉心指導(dǎo)下完成的，從課題的產(chǎn)生、構(gòu)思、開(kāi)題，到論文的寫(xiě)作、修改以及最終定稿，都傾注了蔣老師大量的心血與智慧。在論文研究、寫(xiě)作當(dāng)中，蔣老師不僅提供了重要的資料。，而且對(duì)論文作了反復(fù)的推敲與斟酌?；厥鬃霎厴I(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)光，不管是在學(xué)習(xí)中，還是在生活上，蔣老師給了我巨大的關(guān)心與幫助。蔣老師嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、積極、負(fù)責(zé)的工作態(tài)度、寬厚待人的優(yōu)良品質(zhì)都使我受益匪淺，在此，向他致以深深的感謝和崇高的敬意。在此還要感謝徐州師范大學(xué)機(jī)電學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師對(duì)我的指導(dǎo)和幫助。另外，我還要感謝我的同學(xué)，是他們給予我鼓勵(lì)，激勵(lì)我?jiàn)^進(jìn)，對(duì)他們的熱心幫助，在此表示誠(chéng)摯的謝意。感謝趙雨毛同學(xué)在我做設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的ANSYS分析過(guò)程中提出的意見(jiàn)。 由于本人水平和時(shí)間有限，因而該類(lèi)型的轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析的研究，在深度和廣度還有待進(jìn)一步的改進(jìn)。在此殷切希望各位老師給與大力支持與幫助。在即將畢業(yè)之際，再次感謝所有對(duì)我提供幫助和關(guān)心的朋友們！謝謝你們！ 2007年6月參 考 文 獻(xiàn)[1] 張華,(5):4952[2] 柏紅專(zhuān),(8 ):5456[3] ,2005:7期553[4] ,2003(8):15[5] ,2004:1118[6] ：機(jī)械工業(yè)出版社 [7] ,1997(6) [8] :[9] 吳東香，:17[10] ,2001(2):46[11] 鄭文偉，吳克堅(jiān)。機(jī)械原理（第七版）：高等教育出版社，1997:2428[12] ,2000(5):1215[13] 黃愛(ài)洪,2000(1):2930[14] 王進(jìn) , 2004(4):68[15] :北京大學(xué)出版社,2002:2024 [16] ,2004(12):第17卷6期[17] ,2001(3):1416[18] (4):2934[19] :2734[20] 孫正興,1994(4):1215碩士論文 是碩士研究生所撰寫(xiě)的學(xué)術(shù)論文，具有一定的理論深度和更高的學(xué)術(shù)水平，更加強(qiáng)調(diào)作者思想觀點(diǎn)的獨(dú)創(chuàng)性，以及研究成果應(yīng)具備更強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和更高的科學(xué)價(jià)值。碩士論文是碩士研究生所撰寫(xiě)的學(xué)術(shù)論文。優(yōu)秀的碩士論文能夠反映出作者對(duì)所學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)掌握的程度和水平，能夠幫助作者構(gòu)建起良好的完整的知識(shí)體系，還能夠反映作者獨(dú)立的科研能力和學(xué)術(shù)理論的應(yīng)用水平，對(duì)研究的課題的思考和獨(dú)立見(jiàn)解。較之學(xué)士論文，碩士論文應(yīng)當(dāng)具有一定的理論深度和更高的學(xué)術(shù)水平，更加強(qiáng)調(diào)作者思想觀點(diǎn)的獨(dú)創(chuàng)性，以及研究成果應(yīng)具備更強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和更高的科學(xué)價(jià)值。因而撰寫(xiě)碩士論文將對(duì)作者提出更高的要求——數(shù)據(jù)資料翔實(shí)充分、論證分析詳盡縝密、推理演算思路清晰、論文結(jié)構(gòu)規(guī)范清晰、專(zhuān)業(yè)詞匯運(yùn)用準(zhǔn)確。電路與系統(tǒng) 學(xué)科研究電路與系統(tǒng)的理論、分析、測(cè)試、設(shè)計(jì)和物理實(shí)現(xiàn)。它是