【正文】 本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1萬字（不 包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 Abstract ..................................................................................................................... 2 第一章 緒論 .............................................................................................................. 3 ANSYS 對(duì)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展概括 .............................................................. 3 ANSYS 基本概括 .................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，在 前言在各種機(jī)械中 ,特別是自動(dòng)機(jī)和自動(dòng)控制裝置中 ,廣泛采用著各種形式的凸輪機(jī)構(gòu)。以一對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)為實(shí)例，建立它的 ANSYS 仿真模型，通過 凸輪靜力學(xué)分析得出凸輪受力云圖及其變形， 凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得出了其瞬態(tài)時(shí)的位移和速度曲線，位移和加速度曲線等，為凸輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了理論依據(jù)和設(shè)計(jì)原則。 關(guān)鍵詞： 凸輪；運(yùn)動(dòng)學(xué)分析； ANSYS 2 Steeple disc cam follower Finite Element Analysis Abstract: Cam mechanism is a mon mechanism of application range is very wide ,since thirty time, people have been studying it, and work with new technologies, and the application of the new method in the deepening, the study of low, medium speed cam mechanism in all aspects is already quite perfect, mature. Cam mechanism is simple and pact in structure, in the preface in all kinds of machinery, especially the automaton and automatic control device, is widely used in various forms of cam mechanism. The finite element analysis of translation follower with sharp end of dishshaped cam is presented . Taking a certain cam as a example, the analysis model is built in ANSYS and the transient displacementvelocity curve and displacementacceleration curve and obtained. All this provide the theoretical basic and design principle for the optimization design and improvement of the cam. Of course, the error exists in the process of analysis, ANSYS analysis and theoretical values of different possible reasons: the input of the cam follower is analyzed with ANSYS elastic modulus, density, Poisson39。 kiic analysis。 ANSYS 具有結(jié)構(gòu)、流體、熱電磁及其相互耦合分析的功能。 研發(fā)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)等特點(diǎn)，以 往采用多種方案設(shè)計(jì)，試制不同的樣機(jī)進(jìn)行對(duì)比，再通過試驗(yàn)去驗(yàn)證 的設(shè)計(jì)方法有待改進(jìn)，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)增加 ANSYS 有限 元分析這一環(huán)節(jié)，有利于縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約開 發(fā)成本。 軟件基本用途及組成部 分 ANSYS 軟件 是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用 有限元分析軟件 。 CAE 的技術(shù)種類有很多， 其中包括 有限元法 (FEM,即 Finite Element Method),邊界元法 (BEM,即Boundary Element Method)， 有限差分法 (FDM,即 Finite Difference Element Method)等。 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，可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問題。 4 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。 軟件優(yōu)勢(shì) 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。對(duì)于特定的物理學(xué)領(lǐng)域， ANSYS 的軟件可讓用戶能更深入地鉆研，從而解決更多種類的問題，處理更為復(fù)雜的情況。 ANSYS 的技術(shù)涵蓋多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。 ANSYS 在所提供的工程仿真工具的廣度和數(shù)量上堪稱絕無僅有。綜合多物理場(chǎng)場(chǎng)產(chǎn)品組合能使用戶利用集成環(huán)境中的多個(gè)耦合物理場(chǎng)進(jìn)行仿真與分析。不論是為企業(yè)中新手還是能手使用；是單套部署還是企業(yè)級(jí)部署；是首次通過還是復(fù)雜分析；是桌面計(jì)算、并行計(jì)算還是多核計(jì)算，這一工程設(shè)計(jì)的高擴(kuò)展性均能滿足當(dāng) 前與未來的需求。 工程設(shè)計(jì)與開發(fā)可使用多種 CAD 產(chǎn)品、內(nèi)部開發(fā)代碼、物料庫、第三方求解器、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理流程等其他工具。此外，其產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理可使知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)在工作組間與企業(yè)內(nèi)的實(shí)現(xiàn)共享。自頂向下進(jìn)行實(shí)體建模時(shí)，用戶定義一個(gè)模型的最高級(jí)圖元，如球 、棱柱，稱為基元，程序則自動(dòng)定義相關(guān)的面、線及關(guān)鍵點(diǎn)。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(gè)實(shí)體模型。在創(chuàng)建復(fù)雜實(shí)體模型時(shí)，對(duì)線、面、體、基元的 布爾 操作 能減少相當(dāng)可觀的建模工作量。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(dòng)相交運(yùn)算、自動(dòng)倒角生成、用于 網(wǎng)格 劃分的硬點(diǎn)的建立、移動(dòng)、拷貝和 刪除。 網(wǎng)格劃分 ANSYS 程序提供了使用便捷、高質(zhì)量的對(duì) CAD 模型進(jìn)行 網(wǎng)格 劃分的功能。延伸網(wǎng)格 劃分可將一個(gè)二維網(wǎng)格延伸成一個(gè)三維網(wǎng)格。 ANSYS 程序的自由 網(wǎng)格 劃分器功能是十分強(qiáng)大的，可對(duì)復(fù)雜模型直接劃分，避免了 用戶對(duì)各個(gè)部分分別劃分然后進(jìn)行組裝時(shí)各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩。最新版本 Ansys 同級(jí)別的軟件還有 ADINA、 ABAQUS、MSC 等， ADINA 和 ABAQUS 在非線性計(jì)算功能方面比 ANSYS 強(qiáng)， ABAQUS沒有流體計(jì)算模塊， ADINA 不能做電磁分析但是 ADINA 是做流固耦合最好的軟件。 自由度約束（ DOF Constraints） :將給定的自由度用已知量表示。 力（集中載荷）（ Force）：是指施加于模型 節(jié)點(diǎn) 上的集中載荷或者施加于實(shí)體模型邊界上的載荷。 面載荷（ Surface Load） :是指施加于某個(gè)面上的分布載荷。 體載荷（ Body Load） :是指體積或場(chǎng)載荷。 慣性載荷（ Inertia Loads） :是指由物體的慣性而引起的載荷。 耦合場(chǎng)載荷（ Coupledfield Loads） :是一種特殊的載荷，是考慮到一種分析的結(jié)果，并將該結(jié)果作為另外一個(gè)分析的載荷。 后處理 部分 ANSYS 程序提供兩種后處理器：通用后處理器和時(shí)間歷程后處理器。 2. 時(shí)間歷程后處理器也簡(jiǎn)稱為 PosT26，用于分析處理指定時(shí)間范圍內(nèi)模型指定節(jié)點(diǎn)上的某結(jié)果項(xiàng)隨時(shí)間或頻率的變化情況，例如在瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析中結(jié)構(gòu)某節(jié)點(diǎn)上的位移、速度和加速度從 0 秒到 10 秒之間的變化規(guī)律。不同分析類型有不同的單元解，對(duì)于結(jié)構(gòu)求解有應(yīng)力和應(yīng)變等，其他如熱求解的熱梯度和熱流量、磁場(chǎng)求解的磁通量等。幾乎所有簡(jiǎn)單的 、復(fù)雜的重復(fù)性機(jī)械動(dòng)作都可由凸輪機(jī)構(gòu)或者包括凸輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。在各種機(jī)構(gòu)中凸輪機(jī)構(gòu)具有易于設(shè)計(jì)和能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)所產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)任意給定的位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)規(guī)律在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。 凸輪機(jī)構(gòu)在世界上的發(fā)展歷史 在凸輪機(jī)構(gòu)的理論研究方面歐美各國(guó)已有很多學(xué)者為此做出了巨大的貢獻(xiàn)他們發(fā)表很多的論文和專著。日本在凸輪機(jī)構(gòu)的研究方面取得了很大成就如在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面致力于尋求凸輪機(jī)構(gòu)的精確解和使凸輪曲線多樣化以適應(yīng)新的要求發(fā)展凸輪機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)。我國(guó)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和研究已有多年歷史目前仍在繼續(xù)擴(kuò)展和深入。在研究方面近年來也有相當(dāng)進(jìn)展但主要是運(yùn)動(dòng)規(guī)律、動(dòng)力學(xué)分析與綜合、振動(dòng)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、凸輪組合機(jī)構(gòu)和等內(nèi)容。但是與先進(jìn)國(guó)家比較我國(guó)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的研究仍有較大差距特別是在加工和產(chǎn)品開發(fā)等方面 8 本課題研究?jī)?nèi)容 本課題研究的是 直動(dòng) 尖頂從動(dòng)件盤型 凸輪機(jī)構(gòu)有限元 分析。這種從 動(dòng)件結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，但尖端處易磨損，故只適用于速度較低 和傳力不大的場(chǎng)合。從而利用 ANSYS 進(jìn)行 靜力學(xué)分析及 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的方法、步驟和過程，并使用解析解對(duì)有限元分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。 并且利用瞬態(tài)動(dòng)力分析時(shí)，結(jié)構(gòu)上的載荷呈任意變化時(shí)在任意一個(gè)載荷步內(nèi)，約束載荷重新設(shè)定并用曲線圖顯示位移和加速度曲線。 ANSYS 公司成立于 1970年，總部設(shè)在美國(guó)的賓夕法尼亞洲，目前是世界 CAE 行業(yè)中最大的公司。在 30 多年的發(fā)展過程中， ANSYS 不斷改進(jìn)提高，功能不斷增強(qiáng)， 目前， ANSYS 軟件已形成完善、成熟的三大核心體系：以結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)為核 心的 MCAE 體系，以計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)為核心的 CFD 體系，以計(jì)算電磁學(xué)為核心的 CEM 體系。 9 軟件特點(diǎn) ANSYS 是一個(gè)大型通用的商業(yè)有限元軟件，功能完備的前后處理器使ANSYS 易學(xué)易用，強(qiáng)大的圖形處理能力及得心應(yīng)手的實(shí)用工具使得用戶在處理問題時(shí)得 心應(yīng)手，奇特 的多平臺(tái)解決方案使用戶能夠做到物盡其用， ANSYS提供兩種基本網(wǎng)格劃分技術(shù)：智能網(wǎng)格和映射網(wǎng)格，分別適合于 ANSYS 初學(xué)者和高級(jí)使用者。 另外， ANSYS 還提供了與 CAD 軟件專用的數(shù)據(jù)接口，能實(shí)現(xiàn)與 CAD 軟件的無縫 幾何模型傳遞。 ANSYS 還可以讀取 SAT、STEP、 ParaSolid、 lGES 格式的圖形 標(biāo)準(zhǔn)文件。 強(qiáng)大的求解器 ANSYS 提供了對(duì)各種物理場(chǎng)的分析，是目前唯一能融結(jié)構(gòu)、熱、電磁、流場(chǎng)、 聲學(xué)等為一體的有限元軟件。提供的 多種求解器分別適用于不同的問題及不同的硬件配置。 ANSYS 的后處理分為通用后處理 模塊和時(shí)間后處理模塊兩部分。 ANSYS 還提供自動(dòng)或手動(dòng)時(shí) 程計(jì)算結(jié)果處理的工具。ANSYS 能夠 完成的結(jié)構(gòu) 分析有：結(jié)構(gòu)靜力分析；結(jié)構(gòu)非線性分析；結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 分析；隱式、顯示及顯示 －隱式－顯示耦合求解。 ANSYS 能夠完 成的熱分析有：穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析；瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析；相變分析；輻射分析。 4 電磁場(chǎng)分析 ANSYS 程序能分析電感、電容、渦流、電場(chǎng)分布、磁力線及能量損失等電磁場(chǎng) 問題，也可用于螺線管、發(fā)電機(jī)、變換器、電解槽等裝置的設(shè)計(jì)與分析。其涉及范圍包括：聲波在容器內(nèi)的流體介質(zhì)中傳播；聲 波在固體介質(zhì)中的傳播；水下結(jié) 構(gòu)的動(dòng)力分析；無限表面吸收單元。 主要研究?jī)?nèi)容如下：穩(wěn)態(tài)分析、瞬態(tài)分析；諧響應(yīng)分析；瞬態(tài)響應(yīng)分析；交流、 直流、時(shí)變電載荷或機(jī)械載荷分析。 ANSYS 統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫及 多物理場(chǎng)分析并存的特點(diǎn)保證了可方便的進(jìn)行耦合場(chǎng)分析，允許的耦合類型有以 下幾種：熱－應(yīng)力；磁－熱、磁－結(jié)構(gòu)；流體流動(dòng)－熱；流體－結(jié)構(gòu)；熱－電； 電－磁－熱－流體－應(yīng)力。 ANSYS 程序提供多種優(yōu)化方法，包 括零階方法和一階方法等。