減振刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)動力學(xué)分析說明書畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-文庫吧資料
2025-07-03 17:24本頁面
【正文】 絕對值而言，我們可以觀察到，無論是X,Y,還是Z方向最大應(yīng)力都在刀尖部位附近。減振鏜刀桿的后半部分由于六個(gè)自由度全部約束，位移等值線圖幾乎沒有變化。l 在Item to be contoured列表框中選擇Stress/XComponent of Stress ,其余選項(xiàng)默認(rèn)，單擊OK按鈕，ANSYS窗口將會顯示X方向的等效應(yīng)力場分布等值線圖。 顯示結(jié)果l 依次點(diǎn)擊YComponent of Displacement,ZComponent of Displacement,Displacement Vector sum,窗口可以相繼顯示Y方向（），Z方向（）。 圖形顯示選擇對話框 鏜刀桿變形前后的模型l 選擇Main Menu/General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu命令，出現(xiàn)Contour Nodal Solution Data對話框。 求解結(jié)束提示框l 求解結(jié)束時(shí)，出現(xiàn)Note提示框，單擊Close按鈕關(guān)閉該對話框。 加載荷后的有限元模型 保存模型對話框l 選擇Main Menu/Solution/Solve/Current LS命令，出現(xiàn)Solve Current Load Step對話框，如圖330所示，單擊OK按鈕，ANSYS開始求解計(jì)算。l 選擇Utility Menu/Select/Everything命令。 FY方向施加載荷 FX方向施加載荷l 返回Apply F/M on KPs拾取菜單，單擊Pick all按鈕，出現(xiàn)Apply F/M on KPs對話框，在Lab Direction of force/mom列表框中選擇FX，在VALUE Force/moment 。單擊Apply按鈕。單擊OK按鈕，出現(xiàn)Select Keypoints拾取菜單，在文本框中輸入14，單擊OK按鈕關(guān)閉該拾取菜單。l 選擇Utility Menu/Plot/Keypoint/Keypoint命令，顯示所有關(guān)鍵點(diǎn)編號。 施加位移約束話框 施加位移約束的有限元模型l 選擇Utility Menu/Select/Everything命令。 l 選擇Utility Menu/Solution/Define Loads/Apply/ Structural / Displacement/On Areas命令，出現(xiàn)Apply U ,ROT on Areas拾取菜單，單擊Pick all按鈕,出現(xiàn)Apply U,ROT on Areas對話框，在Lab2 DOFs to be contrained 下拉列表中選擇ALL DOF,在Apply as下拉列表中選擇Contant value,在VALUE Displacement value文本框中輸入0，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。 編號顯示控制對話框 顯示面編號的鏜刀桿模型l 選擇Utility Menu/Select/Entities命令，出現(xiàn)Select Entities對話框，在第一個(gè)下拉列表中選擇Areas,在第二個(gè)下拉列表中選擇ByNum/pick,在第三欄中選擇From Full單選項(xiàng)。記下后面夾具需要夾持的鏜刀桿有限元模型的面編號，A23,A25,A27。 分析類型選擇對話框l 選擇Utility Menu/PlotCtrls/Numbering命令，出現(xiàn)Plot Numbering Controls對話框，選中AREA area numbers選項(xiàng)，使其狀態(tài)從Off變?yōu)镺n,其余選項(xiàng)采用默認(rèn)設(shè)置，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。6. 加載求解l 選擇Utility Menu/Solution/Analysis Type/New Analysis命令，出現(xiàn)New Analysis對話框。l 選擇Utility Menu/Plot/Elements命令。5. 劃分網(wǎng)格l 選擇Utility Menu/Preprocessor/Meshing/Size Cntrls/Manual Size /Global/Size命令,出現(xiàn)Global Element Sizes對話框，在SIZE Element edge length文本框中輸入5，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。此步驟的操作目地是使得所有編號依次按順序排列，例如區(qū)域編號是AAAA8,壓縮后變成AA A3 、A4。 定義材料屬性對話框 材料屬性填寫對話框l 選擇Utility Menu/Select/Everything命令，選擇所有實(shí)體。l 在Material Models Available一欄中依次單擊Structural、Linear、 Elastic、Isotropic選項(xiàng)，出現(xiàn)Linear Isotropic Properties for Material Number 1對話框，單擊OK按鈕關(guān)閉該對話框。l 單擊Element Types對話框上的Close按鈕，關(guān)閉該對話框。單擊Add按鈕，出現(xiàn)Library of Element Types對話框。 輸入IGES文件對話框 導(dǎo)入ANSYS后的模型 輸入IGES文件對話框2. ANSYS系統(tǒng)中保存模型l 選擇Utility Menu/File/Save as命令，出現(xiàn)Save Database to 對話框，在Save Database to ,，單擊OK關(guān)閉該對話框。l 選擇Utility Menu/File/Import/IGES命令，出現(xiàn)ImportIGES File對話框()，單擊Browse按鈕，選擇所需文件，單擊OK按鈕關(guān)閉對話框。所以綜上所述，根據(jù)鏜刀桿模型的實(shí)際最大尺寸，在滿足分析需求的情況下，又不至于占用太多內(nèi)存，我們選擇SIZE為5，根據(jù)鏜刀桿的模型，選擇Free方式來劃分網(wǎng)格。它對實(shí)體模型無特殊要求，任何幾何模型，盡管是不規(guī)則的，也可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分的方法：在對模型進(jìn)行風(fēng)格劃分之前，甚至在建立模型之前，對于確定采用自由網(wǎng)格還是映射網(wǎng)格進(jìn)行分析更為合適是十分重要的。選擇合理的網(wǎng)格疏密度，在決定網(wǎng)格疏密度時(shí)應(yīng)考慮計(jì)算數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn)，在計(jì)算固有特性時(shí)，因?yàn)楣逃蓄l率和振型主要取決于結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布和剛度分布，采用均勻網(wǎng)格可使結(jié)構(gòu)剛度矩陣和質(zhì)量矩陣的元素不致相差很大，可減小數(shù)值計(jì)算誤差。在計(jì)算結(jié)構(gòu)固有動力特性時(shí)，若僅僅是計(jì)算少數(shù)低階模態(tài)，可以選擇較少的網(wǎng)格。如果需要計(jì)算應(yīng)力，則在精度要求相同的情況下取相對較多的網(wǎng)格。在決定網(wǎng)格數(shù)量時(shí)應(yīng)考慮分析數(shù)據(jù)的類型。 模型的網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分的好壞直接關(guān)系到有限元分析的速度、精度及計(jì)算的成敗，要得到精確的計(jì)算結(jié)果就要?jiǎng)澐殖龈哔|(zhì)量的有限元模型。 單元類型的選擇根據(jù)模型的幾何形狀選定單元的大類，減振鏜刀桿為實(shí)體模型，因此我們選定Solid。根據(jù)鏜刀桿裝夾的實(shí)際情況來約束它的自由度，即沿軸向方向(Z軸)一定長度為的表面進(jìn)行約束：X(徑向)、Y(切向)、Z(軸向)的位移均為零，而旋轉(zhuǎn)自由度：Mx、My均為零，Mz是減振鏜刀桿的旋轉(zhuǎn)方向，是唯一沒有固定的約束，但由于轉(zhuǎn)速恒定，所以也可以認(rèn)為Mz是受約束的，即鏜刀桿的約束條件為全約束(沿軸向一定長度)：ALL DOF。求鏜刀桿在加載力下的位移和應(yīng)力的變化。 3 減振鏜刀桿的靜力分析 減振鏜刀桿靜力分析問題描述如圖21所示長為370，直徑為48的模型，在刀尖承受載荷，我們以進(jìn)給量為f=，進(jìn)行減振鏜刀桿的靜力分析。本課題就是采用“間接法”，通過Pro／e軟件，建立了鏜刀桿的實(shí)體模型()。(mm/r)(mm)(m/s)(N)(N)(N)129,161 1 1 1 減振鏜刀桿的實(shí)體模型用有限元ANSYS軟件分析的第一個(gè)步驟就是建立實(shí)體幾何模型。 力的計(jì)算公式主切削力FZ(N)式中的單位為m/s 切深抗力Fy(N)進(jìn)給抗力Fx(N)切削時(shí)消耗的功率Pm(kW)本課題用有限元軟件結(jié)構(gòu)分析功能分析和預(yù)測不同的高速加工條件下鏜刀桿內(nèi)部的應(yīng)力場分布變化規(guī)律，分別分析在其他切削條件不變的情況下，進(jìn)給量改變對鏜刀桿應(yīng)力場的影響。但如今，人們認(rèn)為這種比例關(guān)系并非“最優(yōu)算法”，因?yàn)楦髑邢髁χg的關(guān)系取決于特定的工件材料及其硬度、切削條件和刀尖圓弧半徑。 因此，只有切向力和徑向力會使鏜刀產(chǎn)生撓曲。 進(jìn)給力是量值第二大的力，其作用方向平行于刀桿的中心線，因此不會引起減振鏜刀的撓曲。需要注意，切向力作用于刀片的刀尖附近，而并非作用于刀桿的中心軸線，這一點(diǎn)至關(guān)重要。與其它兩個(gè)力相比，切向力的量值最大。 表 彈性模量(EX)泊松比(PRXY)密度(DENS)45鋼選用長度為370mm、直徑為48mm、夾持部分直徑稍大的桿體進(jìn)行設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)中選用45鋼來做桿體的材料，如選用其他的材料可通過直接修改相應(yīng)的變量值來實(shí)現(xiàn)。2 減振鏜刀桿的模型建立 模型的建立 減振鏜刀桿的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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