【正文】 機(jī)械載荷的響應(yīng)。其內(nèi)容 主要包括： 2D、 3D 及軸對稱靜磁場分析； 2D、 3D 及軸對稱時(shí)變磁場；交流磁場分 析；靜電場、 AC 電場分析； 5 聲學(xué)分析 ANSYS 程序能進(jìn)行聲波在含流體介質(zhì)中的傳播的研究，也能分析浸泡在流體中 的固體結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。 3 流體動(dòng)力學(xué)分析 ANSYS 程序的 FLOTRAN CFD 分析功能能夠進(jìn)行二維及三維的流體瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)動(dòng) 力學(xué)分析，其可以完成以下分析：層流、紊流分析；自由對流與強(qiáng)迫對流分析； 可壓縮流 /不可壓縮流分析；亞音速、跨音速、超音速流動(dòng)分析；多組分流動(dòng)分 析；移動(dòng)壁面及自由界面分析；牛頓流與非牛頓流體分析；內(nèi)流和 10 外流 分析；分 布阻尼和 FAN 模型；熱輻射邊界條件，管流。 2 熱分析 熱分析用于計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)的溫度等熱物理量的分布及變化情況。 軟件主要功用 ANSYS 軟件的主要功能 ANSYS 軟件提供了對各種物理場量的分析，是一種能夠融結(jié)構(gòu)、熱流體、電 磁、聲學(xué)于一體的大型通用有限元分析軟件，其主要功能包括： 1 結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)分析是有限元分析方法最常用的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。后處理結(jié)果可能包括位移溫度應(yīng)力應(yīng)變速度以及 熱流等，輸出形式可以是圖形顯示和數(shù)據(jù)列表兩種。后處理功能 ANSYS 的 后處理用來觀察 ANSYS 的分析結(jié)果。除了常規(guī)的線性、非線性結(jié)構(gòu)靜力、動(dòng)力分析之外， 還可以解決高度非線性結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析、結(jié)構(gòu)非線性及非線性屈曲分析。 此外， ANSYS 還具有近 200種單元類型，這些豐富的單元特性能使用戶方便而 準(zhǔn)確地構(gòu)建出反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的仿真計(jì)算模型。這些 CAD 軟件有 Pro／ E、 UG、 CATIA、lDEAS， Solidwork、 Solid edge、 lnventor、 MDT 等。智能網(wǎng)格、自適應(yīng)、局部細(xì)分、層網(wǎng)格、網(wǎng)格隨移、金字 塔單元 (六面體與四面體單元的過渡單元 )等多種網(wǎng)格劃分工具，幫助用戶完成精 確的有限元模型。這三大體系不僅提供 MCAE／ CFD／ CEM 領(lǐng)域的單場分析技術(shù)，各單場分析技 術(shù)之間還可以形成多物理場耦合分析機(jī)制。其創(chuàng)始人 John Swanson 博士為匹茲堡大學(xué)力學(xué)教授、有限元 界權(quán)威。 ANSYS 軟件功用及其 對 本課題研究的 意義 軟件應(yīng)用 范圍 ANSYS 是一種融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁和聲學(xué)于一體的大型通用有限元軟件， 廣泛應(yīng)用于水利、鐵路、汽車、造船、流體分析等工業(yè)領(lǐng)域，可在微機(jī)或工作站 上運(yùn)行，能夠進(jìn)行應(yīng)力分析、熱分析、流場分析、電磁場分析等多物理場分析及 耦合分析，并且具有強(qiáng)大的前后處理功能。 ， 利用靜力學(xué)分析凸輪施加載荷后受力情況。 在總結(jié)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究和凸輪機(jī)構(gòu)研究的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢，在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展趨勢，采用有限元方法來進(jìn)行開展研究。 利用 對于 直動(dòng) 尖端從動(dòng)件來說從動(dòng)件的尖端能夠與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。此外我國在凸輪機(jī)構(gòu)的共軛曲面原理、和專家系統(tǒng)等方面也有相當(dāng)研究。如在應(yīng)用沈拜航空工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文方面我國正在大力發(fā)展包裝機(jī)械、食品機(jī)械等自動(dòng) 化設(shè)備這些設(shè)備中都要用到各種形式的凸輪機(jī)構(gòu)。不僅如此日本學(xué)者還特別注重將各方面的研究成果應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品的開發(fā)中去。日本在這方面也有 很大發(fā)展日本是在第二次世界大戰(zhàn)以后致力于發(fā)展實(shí)用的自動(dòng)設(shè)備特別重視對凸輪機(jī)構(gòu)的研究日本有很多從事凸輪機(jī)構(gòu)研究的專家和專門生產(chǎn)凸輪機(jī)構(gòu)的公司如大緣凸輪公司、三共制作所等。所以在許多機(jī)器中如紡織機(jī)、包裝機(jī)、印刷機(jī)、壓力機(jī)、儀器、內(nèi)燃機(jī)、計(jì)算機(jī)以及農(nóng)業(yè)機(jī)具中都可以找到凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)化、自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備中得到極其廣泛的應(yīng)用。 7 第二章 本課題研究的發(fā)展概況 凸輪機(jī)構(gòu)簡介 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其日常生活的應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)及其技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展凸輪機(jī)構(gòu)簡介工程中凸輪機(jī)構(gòu)是典型的常用機(jī)構(gòu)之一。 后處理器處理可以處理的數(shù)據(jù)類型有兩種：一是基本數(shù)據(jù)，是指每個(gè)節(jié)點(diǎn)求解所得自由度解，對于 結(jié)構(gòu)求解為位移張量，其他類型求解還有熱求解的溫度、磁場求解的磁勢等，這些結(jié)果項(xiàng)稱為節(jié)點(diǎn)解；二是派生數(shù)據(jù)，是指根據(jù)基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出的結(jié)果數(shù)據(jù)，通常是計(jì)算每個(gè)單元的所有節(jié)點(diǎn)、所有積分點(diǎn)或質(zhì)心上的派生數(shù)據(jù)，所以也稱為單元解。 1. 通用后處理器也 簡稱為 POSTl，用于分析處理整個(gè)模型在某個(gè)載荷步的某個(gè)了步、或者某個(gè)結(jié)果序列、或者某特定時(shí)間或頻率下的結(jié)果，例如結(jié)構(gòu)靜力求解中載荷步 2 的最后 ― 個(gè)子步的壓力、或者瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)求解中時(shí)間等于 6 秒時(shí)的位移、速度與加速度等。例如將磁場分析中計(jì)算得到的磁力作為 結(jié)構(gòu)分析 中的力載荷。例如重力加速度、角速度、角加速度引起的慣性力。例如需要考慮的重力，熱力分析中的熱生成速度。例如 結(jié)構(gòu)分析 中的壓力，熱力學(xué)分析中的對流和熱通量。例如 結(jié)構(gòu)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。例如在 結(jié)構(gòu)分析 中約束是指位移和對稱邊界條件，而在熱力學(xué)分析中則指的是溫度和熱通量平行的邊界條件。 6 施加載荷 在 ANSYS 中，載荷包括邊界條件和外部或內(nèi)部作應(yīng)力函數(shù)，在不同的分析領(lǐng)域中有不同的表征，但基本上可以分為 6 大類：自由度約束、力（集中載荷）、面載荷、體載荷、慣性載荷以及耦合場載荷。 自適應(yīng)網(wǎng)格 劃分是在生成了具有邊界條件的實(shí)體模型以后，用戶 指示程序自動(dòng)地生成有限元網(wǎng)格，分析、估計(jì)網(wǎng)格的離散誤差，然后重新定義網(wǎng)格大小，再次分析計(jì)算、估計(jì)網(wǎng)格的離散誤差，直至誤差 低于用戶定義的值或達(dá)到用戶定義的求解次數(shù)。映像 網(wǎng)格 劃分允許用戶將幾何模型分解成簡單的幾部分，然后 選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制，生成映像網(wǎng)格。包括四種 網(wǎng)格 劃分方法：延伸劃分、映像劃分、自由 劃分和自適應(yīng)劃分。自底向上進(jìn)行實(shí)體建模時(shí)，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。 ANSYS 程序還提供了拖拉、延伸、旋轉(zhuǎn) 、移動(dòng)、延伸和拷貝實(shí)體模型圖元的功能。ANS YS 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。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。 5 對產(chǎn)品分析優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法 前處理 部分 實(shí)體建模 ANSYS 程序提供了兩種實(shí)體建模方法：自頂向下與自底向上 。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(yīng)性特性，能實(shí)現(xiàn)高效的工作流程。 ANSYS 是唯一一家能提供客戶所需能力水平的仿真軟件供應(yīng)商，而且能隨此類需求的發(fā)展無限擴(kuò)展。 ANSYS 的成套產(chǎn)品極具靈活性。 以真正耦合的方式使用 ANSYS 技術(shù)，開發(fā)工程師即可獲得符合現(xiàn)實(shí)條件的解決方案。不論是需要結(jié)構(gòu)分析、流體 、熱力、電磁學(xué)、顯式分析、系統(tǒng)仿真還是數(shù)據(jù)管理， ANSYS 的產(chǎn)品均能為各個(gè)行業(yè)的企業(yè)取得成功助一臂之力。除了 ANSYS 外，沒有哪家工程仿真軟件供應(yīng)商能提供如此深入的技術(shù)能力。該 軟件 有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如PC， SGI， HP， SUN， DEC， IBM， CRAY 等。 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 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，也可 將計(jì)算結(jié)果以圖表、 曲線 形式顯示或輸出。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(dòng)器械等。每一種方法各有其應(yīng)用的領(lǐng)域，而其中 有限元法 應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，現(xiàn)已應(yīng)用于 結(jié)構(gòu)力學(xué) 、 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 、 熱力學(xué) 、 流體力學(xué) 、電路學(xué)、 電磁學(xué) 等。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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Creo, NASTRAN, Alogor, I－ DEAS,AutoCAD 等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中高級 CAE 工具之一。 ANSYS 有限元分析的在各類產(chǎn)品設(shè) 計(jì)中的應(yīng)用會越來越廣泛，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平必將 起到重要的作用。 ANSYS 有限元分析可以縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高新產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度的降低新產(chǎn)品 的研發(fā)成本，在公司新產(chǎn)品研發(fā)中將發(fā)揮重要的作用。 ANSYS 3 第一章 緒論 ANSYS 對產(chǎn)品分析優(yōu)化設(shè)計(jì)的 發(fā)展概況 ANSYS 基本概括 ANSYS 作為有限元領(lǐng)域的大型通用程序，以其多物理場耦合分析的先進(jìn)技術(shù)和理念，在工業(yè)領(lǐng)域和研究方向都有廣泛而深入的應(yīng)用。s ratio and other related parameters and the mesh density has some effect on the analysis results. Keys words: cam。 當(dāng)然在分析過程中也存在結(jié)果誤差， ANSYS 分析值與理論值有差異原因可能是：用 ANSYS 對 凸輪 機(jī)構(gòu) 進(jìn)行 分析時(shí)輸入的彈性模量、密度、泊松比等相關(guān)參數(shù)以及網(wǎng)格劃分的疏密程度都對分析結(jié)果有一定的影響。 本文 進(jìn)行了直動(dòng)尖底從動(dòng)件 盤形凸輪機(jī)構(gòu)的有限元仿真分析。 ANSYS 基本用途及組成部分 ............................................................... 4 ANSYS 軟件優(yōu)勢 ................................................................................... 4 ANSYS 對 產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法 ............................................................. 5 前處理部分 .......................................................................................... 5 后處理部分 .......................................................................................... 6 第二章 本課題研究的發(fā)展概 況 ......................................................................... 7 凸輪機(jī)構(gòu)簡介 ................................................................................................. 7 凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及 其日常生活中的應(yīng)用 ........................................... 7 凸輪機(jī)構(gòu)世界發(fā)展歷史 ........................................................................ 7 本課題研究內(nèi)容 ............................................................................................. 8 ANSYS 軟件功用及其對本課題研究的意義 .................................................. 8 ANSYS 軟件應(yīng)用范圍 ............................................................................ 8 ANSYS 軟件特點(diǎn) .................................................................................... 9 ANSYS 軟件主要功用 ............................................................................ 9 ANSYS 軟件本課題研究內(nèi)容 .............................................................. 10 第三章 盤型 凸輪機(jī)構(gòu) 的凸輪設(shè)計(jì) 及其有限元靜力學(xué)分析 ................. 11 凸輪的設(shè)計(jì) ................................................................................................... 11 凸輪基本尺寸的確定 ................