关 键 词：

河岸 防汛 挡板 设计

资源描述：

河岸防汛挡板设计,河岸,防汛,挡板,设计

内容简介：

上海工程技术大学毕业设计（论文） 防汛挡板设计及有限元分析分 类 号 密 级 宁毕业设计(论文)防汛挡板结构的设计与有限元分析所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 2017 年 3 月 31 日上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名： 日期: 年 月 日上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 1、保密，在_年解密后适用本授权书。 2、不保密。 （请在以上相应方框内打“”）作者签名： 日期: 年 月 日导师签名： 日期: 年 月 日摘 要 当前我国的一些水库存在防洪标准过低，不能按照规范的要求进行管理，加之工程本身质量的原因，形成了病险水库，威胁着下游人民的生命和财产安全。本文围绕水库防洪工作的问题及解决措施进行分析。必然引起防汛挡板设计者及防汛挡板使用人员对防汛挡板结构和安全性能的重视。随着国家对防汛工作重视程度日益提高，加强防汛管理，将洪涝灾害想到最低，是我们集中全力所做的重要工作。找出我们防汛管理工作中存在的问题提出相应的解决方案将是我们今后工作中不断探索的一个命题。关键词：防汛挡板，强度29AbstractThe link group comprises a connecting rod, the connecting rod cover, connecting rod bushing, connecting rod bearing and rod bolts (or screws). The connecting rod group under gas force piston pin came and its swing and piston reciprocating inertia forces, the magnitude and direction of these forces are cyclical changes. The connecting rod by compression, stretching and alternating load. The connecting rod must have enough fatigue strength and structural stiffness. The fatigue strength is insufficient, often caused by fracture of connecting rod or the connecting rod bolt, resulting in destruction of the major accident. If the lack of rigidity, it will cause deformation of round rod bending deformation and the connecting rod, piston, cylinder, cause partial grinding bearing and crank pin.Key Words: rice thresher threshing; improved design;目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第1章 绪论1第2章 防汛挡板简介22.1 防汛挡板工作原理22.2 防汛挡板发展状况及部分功能32.2.1国内外发展趋势52.2.2 支持座的特性72.2.3 挡板的作用及意义9第3章 防汛挡板结构设计113.1 防汛挡板设计133.2 防汛挡板配件设计14第4章 有限元分析164.1 有限元简介164.1.1 有限元强度分析简介164.1.2 有限元模态分析简介164.2 前处理174.3 网格划分194.4 边界条件设定214.5 强度分析224.6 模态分析23第5章 分析结果245.1 挡板分析结论255.2 支持座分析结论25结论26参考文献27致 谢28上海工程技术大学毕业设计（论文） 防汛挡板设计及有限元分析第1章 绪论 目前，世界上所有的防汛挡板在技术上分为欧系派和日系派，欧系派以林德防汛挡板为代表，特点是行走系统采用静压传动，车体采用上下车架组合式，中间有硅阻尼减震器减震，整车具有微动性能好，噪声低，传动精度高的特点。而日系防汛挡板一般以丰田防汛挡板为代表，特点是行走系统采用液力传动，车体为整体式车架，具有传动效率高，制造成本有效控制的特点。 上世纪年代后到2000年前，世界防汛挡板的年销量在4070万辆左右。防汛挡板作为物流装备，当世界经济平稳运行时，防汛挡板也将随着经济的平稳运行而平稳发展。中国防汛挡板的发展经历了三个阶段。第一阶段从建国开始到1978年，是中国防汛挡板的起源阶段。1953年上海生产了第一台非机动搬运车，1958年沈阳电工机器厂研制了1.5吨电动平衡重式防汛挡板，上世纪60年代，上海交通装卸机械厂研制了首台3吨内燃平衡重式防汛挡板，山西机器厂研制出了首台1吨平衡重式汽油防汛挡板。第二阶段，19782000年，是中国防汛挡板行业规范、发展的阶段。1981年北京防汛挡板总厂、大连防汛挡板总厂引进了三菱技术，1985年安徽合力、宝鸡防汛挡板引进了TCM技术。1987年上刚三厂轧制了14号、16号门架C形异型钢。根据日本技术，防汛挡板行业的门架型钢由CC型改为焊接的CJ型。现国内3吨防汛挡板主要的配套机型为490发动机。1995年后防汛挡板质量得到了普遍提高。第三阶段，2001年到现在，这一阶段是中国防汛挡板高速发展的阶段。防汛挡板生产量大大提升。20006年，按照“引进、消化、吸收、创新”的策略，在辽宁宏昌轧钢厂采用OEM的形式，开发出了防汛挡板C、J形门架异型钢，结束了中国没有J型钢的历史，并在此基础上，开发了10个型号的防汛挡板门架异型钢，有力地促进了防汛挡板行业产品质量的提高，也促进了防汛挡板的出口。现在，中国防汛挡板在产品规格型号上，已经基本与国际接轨。防汛挡板起重量的范围达到了0.546吨，高度14米，基本接近或达到国际先进水平。第2章 防汛挡板简介2.1 防汛挡板工作原理防汛挡板机构中的构件有杆状、块状、偏心轮、偏心轴和曲轴等型式。当构件上两转动副轴线间距较大时，一般做成杆状。 带两个转动副的双副杆结构： 带三个转动副的三副杆结构： 杆状结构的构件应尽量做成直杆。有时为了避免构件之间的运动干涉，也可将杆状构件做成其他结构。 带三个转动副的三副杆的结构设计较为灵活，与三个转动副的相对位置和构件加工工艺有关，下图为8种典型结构形式： 2.2防汛挡板防汛挡板发展状况 1）、清洁排放是防汛挡板技术发展的首要方向2）、轻量化设计不同品种防汛挡板的发展趋势:1）、电动防汛挡板市场需求的比例相对于内燃防汛挡板而言，将会持续、快速的提高。2）、电动防汛挡板的励磁方式，将会按照串励、他励、交流、永磁等的顺序换代发展。3）、内燃防汛挡板中，由于天然气防汛挡板在清洁排放上，可以达到“国四”的排放要求；在经济性上，可以节省大约40%的费用，在动力性上、蓄能方式上、持续工作时间上都优于电动防汛挡板，因此，天然气防汛挡板将会迎来快速的发展机遇。4）、生产汽油和柴油防汛挡板的企业，应当关注国家的排放政策和发动机的技术进步，以及石油价格的走势，整体上增速会放缓。发发2.2.1国内外发展趋势防汛挡板小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，在小头孔内压入薄壁青铜衬套。在小头和衬套上钻孔或铣槽，以使飞溅的油沫进入润滑衬套与活塞销的配合表面。防汛挡板杆身是一个长杆件，在工作中受力也较大，为防止其弯曲变形，杆身必须要具有足够的刚度。为此，车用发动机的防汛挡板杆身大都采用形断面， 形断面可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小，高强化发动机有采用H形断面的。有的发动机采用防汛挡板小头喷射机油冷却活塞，须在杆身纵向钻通孔。为避免应力集中，防汛挡板杆身与小头、大头连接处均采用大圆弧光滑过渡。为降低发动机的振动，必须把各缸防汛挡板的质量差限制在最小范围内，在工厂装配发动机时，一般都以克为计量单位按防汛挡板的大、小头质量分组，同一台发动机选用同一组防汛挡板。V型发动机上，其左、右两列的相应气缸共用一个曲柄销，防汛挡板有并列防汛挡板、叉形防汛挡板及主副防汛挡板三种型式。2.2.2 防汛挡板的整机结构及选择防汛挡板组件由防汛挡板轴，防汛挡板盖，小轴套，大轴瓦，螺丝等组成，如上图所示2.2.3 防汛挡板防汛挡板的工作流程 防汛挡板的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在防汛挡板上的三个高应力区域。防汛挡板的工作条件要求防汛挡板具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。传统防汛挡板加工工艺中其材料一般采用45钢、40Cr或40MnB等调质钢，硬度更高，因此，以德国汽车企业生产的新型防汛挡板材料如C70S6高碳微合金非调质钢、SPLITASCO系列锻钢、FRACTIM锻钢和S53CV-FS锻钢等(以上均为德国din标准)。合金钢虽具有很高强度，但对应力集中很敏感。所以，在防汛挡板外形、过度圆角等方面需严格要求，还应注意表面加工质量以提高疲劳强度，否则高强度合金钢的应用并不能达到预期效果。第3章 防汛挡板设计3.1 防汛挡板原理防汛挡板体由三部分构成，与活塞销连接的部分称防汛挡板小头；与曲轴连接的部分称防汛挡板大头，连接小头与大头的杆部称防汛挡板杆身。防汛挡板小头多为薄壁圆环形结构，为减少与活塞销之间的磨损，在小头孔内压入薄壁青铜衬套。在小头和衬套上钻孔或铣槽，以使飞溅的油沫进入润滑衬套与活塞销的配合表面。防汛挡板杆身是一个长杆件，在工作中受力也较大，为防止其弯曲变形，杆身必须要具有足够的刚度。为此，车用发动机的防汛挡板杆身大都采用形断面， 形断面可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小，高强化发动机有采用H形断面的。有的发动机采用防汛挡板小头喷射机油冷却活塞，须在杆身纵向钻通孔。为避免应力集中，防汛挡板杆身与小头、大头连接处均采用大圆弧光滑过渡。为降低发动机的振动，必须把各缸防汛挡板的质量差限制在最小范围内，在工厂装配发动机时，一般都以克为计量单位按防汛挡板的大、小头质量分组，同一台发动机选用同一组防汛挡板。V型发动机上，其左、右两列的相应气缸共用一个曲柄销，防汛挡板有并列防汛挡板、叉形防汛挡板及主副防汛挡板三种型式。3.2 防汛挡板配件设计防汛挡板盖设计如上图所示第4章 有限元分析4.1 有限元简介4.1.1 有限元强度分析简介 在数学中，有限元法（FEM，Finite Element Method）是一种为求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术。求解时对整个问题区域进行分解，每个子区域都成为简单的部分，这种简单部分就称作有限元。它通过变分方法，使得误差函数达到最小值并产生稳定解。类比于连接多段微小直线逼近圆的思想，有限元法包含了一切可能的方法，这些方法将许多被称为有限元的小区域上的简单方程联系起来，并用其去估计更大区域上的复杂方程。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。选择位移模式在有限单元法中，选择节点位移作为基本未知量时称为位移法；选择节点力作为基本未知量时称为力法；取一部分节点力和一部分节点位移作为基本未知量时称为混合法。位移法易于实现计算自动化，所以，在有限单元法中位移法应用范围最广。当采用位移法时，物体或结构物离散化之后，就可把单元总的一些物理量如位移，应变和应力等由节点位移来表示。这时可以对单元中位移的分布采用一些能逼近原函数的近似函数予以描述。通常，有限元法我们就将位移表示为坐标变量的简单函数。这种函数称为位移模式或位移函数。分析单元的力学性质根据单元的材料性质、形状、尺寸、节点数目、位置及其含义等，找出单元节点力和节点位移的关系式，这是单元分析中的关键一步。此时需要应用弹性力学中的几何方程和物理方程来建立力和位移的方程式，从而导出单元刚度矩阵，这是有限元法的基本步骤之一。计算等效节点力物体离散化后，假定力是通过节点从一个单元传递到另一个单元。但是，对于实际的连续体，力是从单元的公共边传递到另一个单元中去的。因而，这种作用在单元边界上的表面力、体积力和集中力都需要等效的移到节点上去，也就是用等效的节点力来代替所有作用在单元上的力。随着计算机技术的迅速发展，在工程领域中，有限元分析（FEA）越来越多地用于仿真模拟，来求解真实的工程问题。这些年来，越来越多的工程师、应用数学家和物理学家已经证明这种采用求解偏微分方程（PDE）的方法可以求解许多物理现象，这些偏微分方程可以用来描述流动、电磁场以及结构力学等等。有限元方法用来将这些众所周知的数学方程转化为近似的数字式图象。早期的有限元主要关注于某个专业领域，比如应力或疲劳，但是，一般来说，物理现象都不是单独存在的。例如，只要运动就会产生热，而热反过来又影响一些材料属性，如电导率、化学反应速率、流体的粘性等等。这种物理系统的耦合就是我们所说的多物理场，分析起来比我们单独去分析一个物理场要复杂得多。很明显，我们需要一个多物理场分析工具。在上个世纪90年代以前，由于计算机资源的缺乏，多物理场模拟仅仅停留在理论阶段，有限元建模也局限于对单个物理场的模拟，最常见的也就是对力学、传热、流体以及电磁场的模拟。看起来有限元仿真的命运好像也就是对单个物理场的模拟。这种情况已经开始改变。经过数十年的努力，计算科学的发展为我们提供了更灵巧简洁而又快速的算法，更强劲的硬件配置，使得对多物理场的有限元模拟成为可能。新兴的有限元方法为多物理场分析提供了一个新的机遇，满足了工程师对真实物理系统的求解需要。有限元的未来在于多物理场求解。千言万语道不尽，下面只能通过几个例子来展示多物理场的有限元分析在未来的一些潜在应用。压电扩音器可以将电流转换为声学压力场，或者反过来，将声场转换为电流场。这种装置一般用在空气或者液体中的声源装置上，比如相控阵麦克风，超声生物成像仪，声纳传感器，声学生物治疗仪等，也可用在一些机械装置比如喷墨机和压电马达等。压电扩音器涉及到三个不同的物理场：结构场，电场以及流体中的声场。只有具有多物理场分析能力的软件才能求解这个模型。压电材料选用PZT5-H晶体，这种材料在压电传感器中用得比较广泛。在空气和晶体的交界面处，将声场边界条件设置为压力等于结构场的法向加速度，这样可以将压力传到空气中去。另外，晶体域中又会因为空气压力对其的影响而产生变形。仿真研究了在施加一个幅值200V，震荡频率为300 KHz的电流后，晶体产生的声波传播。这个模型的描述及其完美的结果表明在任何复杂的模型下，我们都可以用一系列的数学模型进行表达，进而求解。多物理场建模的另外一个优势就是在学校里，学生们直观地获取了以前无法见到的一些现象，而简单易懂的表达方式也获得了学生们的好感。这只是Krishan Kumar博士在纽约Glassboro的Rowan 大学给高年级的毕业生讲授传热方程课程时介绍建模及分析工具所感受到的，他的学生的课题是如何冷却一个摩托车的发动机箱。Bhatia博士教他们如何利用“设计制造检测”的理念来判断问题、找出问题、解决问题。如果没有计算机仿真的应用，这种方法在课堂上推广是不可想象的，因为所需费用实在是太大了。COMSOL Multiphysics拥有优秀的用户界面，可以使学生方便地设置传热问题，并很快得到所需要的结果。“我的目标是使每个学生都能了解偏微分方程，当下次再遇到这样的问题时，他们不会再担心，”博士说，“这不需要了解太多的分析工具，总的来说，学生都反映这个建模工具太棒了”。很多优秀的高科技工程公司已经看到多物理场建模可以帮助他们保持竞争力。多物理场建模工具可以让工程师进行更多的虚拟分析而不是每次都需要进行实物测试。这样，他们就可以快速而经济地优化产品。在印度尼西亚的Medrad Innovations Group中，由John Kalafut博士带领着一个研究小组，采用多物理场分析工具来研究细长的注射器中血细胞的注射过程，这是一种非牛顿流体，而且具有很高的剪切速率。通过这项研究，Medrad的工程师制造了一个新颖的装置称为先锋型血管造影导管同采用尖喷嘴的传统导管相比，采用扩散型喷嘴的新导管使得造影剂分布得更加均匀。造影剂就是在进行X光拍照时，将病变的器官显示得更加清楚的特殊材料。另外一个问题就是传统导管在使用过程中可能会使得造影剂产生很大的速度，进而可能会损伤血管。先锋型血管造影导管降低了造影剂对血管产生的冲击力，将血管损伤的可能性降至最低。关键的问题就是如何去设计导管的喷嘴形状，使其既能优化流体速度又能减少结构变形。Kalafut的研究小组利用多物理场建模方法将层流产生的力耦合到应力应变分 析中去，进而对各种不同喷嘴的形状、布局进行流固耦合分析。“我们的一个实习生针对不同的流体区域建立不同的喷嘴布局，并进行了分析，” Kalafut博士说，“我们利用这些分析结果来评估这些新想法的可行性，进而降低实体模型制造次数”。摩擦搅拌焊接（FSW），自从1991年被申请专利以来，已经广泛应用于铝合金的焊接。航空工业最先开始采用这些技术，正在研究如何利用它来降低制造成本。在摩擦搅拌焊接的过程中，一个圆柱状具有轴肩和搅拌头的刀具旋转插入两片金属的连接处。旋转的轴肩和搅拌头用来生热，但是这个热还不足以融化金属。反之，软化呈塑性的金属会形成一道坚实的屏障，会阻止氧气氧化金属和气泡的形成。粉碎，搅拌和挤压的动作可以使焊缝处的结构比原先的金属结构还要好，强度甚至可以到原来的两倍。这种焊接装置甚至可以用于不同类型的铝合金焊接。空中客车（AirBus）资助了很多关于摩擦搅拌焊接的研究。在制造商大规模投资和重组生产线之前，Cranfield大学的Paul Colegrove博士利用多物理场分析工具帮助他们理解了加工过程。第一个研究成果是一个摩擦搅拌焊接的数学模型，这让空客的工程师“透视”到焊缝中来检查温度分布和微结构的变化。Colegrove博士和他的研究小组还编写了一个带有图形界面的仿真工具，这样空客的工程师可以直接提取材料的热力属性以及焊缝极限强度。在这个摩擦搅拌焊接的模拟过程中，将三维的传热分析和二维轴对称的涡流模拟耦合起来。传热分析计算在刀具表面施加热流密度后，结构的热分布。可以提取出刀具的位移，热边界条件，以及焊接处材料的热学属性。接下来将刀具表面处的三维热分布映射到二维模型上。耦合起来的模型就可以计算在加工过程中热和流体之间的相互作用。将基片的电磁、电阻以及传热行为耦合起来需要一个真正的多物理场分析工具。一个典型的应用是在半导体的加工和退火的工艺中，有一种利用感应加热的热壁熔炉，它用来让半导体晶圆生长，这是电子行业中的一项关键技术。多物理场分析工具可以分析出整个电路板上热量的转移，结构的应力变化以及由于温度的上升导致的变形。这样做可以用来提升电路板设计的合理性以及材料选择的合理性。计算机能力的提升使得有限元分析由单场分析到多场分析变成现实，未来的几年内，多物理场分析工具将会给学术界和工程界带来震惊。单调的“设计校验”的设计方法将会慢慢被淘汰，虚拟造型技术将让你的思想走得更远，通过模拟仿真将会点燃创新的火花。自2000年以来,国内外对非线性结构问题的数值解法做了大量的研究。修正的牛顿拉普森迭代法的出现,为保证计算精度提供了保障。但是,对求解结构极限强度而言,这种方法仍很难找到极限点。Wright&Gaylord发展了假想弹簧法以保证后极限强度区域结构刚度矩阵的正定,并成功应用于框架结构的分析。Bergan等提出了当前刚度参数法,来抑制临界区域的平衡迭代进而穿越极限点。Batoz提出了位移控制法,通过施加已知位移变化过程反求结构内力,从而穿越极限点求出结构的后极限强度响应。Riks首次提出弧长控制法,1981年由Crisfield、Ramm、Powell和Simons等人做了改进,并与修正的牛顿拉普森法相结合,成功地实现了求解后极限平衡路径中的“阶跃”(Snap-through)问题。高素荷等人对网格划分密度与有限元求解精度的关系进行了研究。通过对不同网格密度、不同单元类型的有限元力学模型计算结果与精确解的分析比较,探索研究单元网格划分与有限元求解精度的内在联系,为在保证有限元解满足工程实际精度要求的前提下,确定合理的网格密度,提高有限元分析效率进行了有益的探索。研究证明:对于几何尖角处、应力应变变化较大区域,有限元分析时应选择高阶次单元,并适当增加单元网格密度。这样,既可保证单元的形状,同时,又可提高求解精度、准确性及加快收敛速度。全自动划分网格时,优先考虑选用高阶单元。在网格划分和初步求解时,应做到先简后繁,先粗后精。由于工程结构一般具有重复对称或轴对称、镜象对称等特点,为提高求解效率,应充分利用重复与对称等特征,采用子结构或对称模型以提高求解效率和精度。4.1.2 有限元模态分析简介 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常，模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构固有的、整体的特性。通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性，就可以预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动模态各不相同。模态分析提供了研究各类振动特性的一条有效途径。首先，将结构物在静止状态下进行人为激振，通过测量激振力与响应并进行双通道快速傅里叶变换（FFT）分析，得到任意两点之间的机械导纳函数（传递函数）。用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。根据模态叠加原理，在已知各种载荷时间历程的情况下，就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。近十多年来，由于计算机技术、FFT分析仪、高速数据采集系统以及振动传感器、激励器等技术的发展，试验模态分析得到了很快的发展，受到了机械、电力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。4.2 前处理打开ansys软件，界面如图所示点击Geometry功能选项，将其拖入Project schematic界面，如上图所示在Analysis Systems中点击Static Structural功能选项，将其拖入到Geometry旋向框上面，如图所示，自动生成分析选项界面。导入模型以后，需要对模型赋予材质。本结构中，零部件材质设定为结构钢杨氏模量为2.1e13pa 泊松比为 0.3如下图所示，分别对每个零部件进行材料设定4.3 网格划分在划分网格前，用户首先需要对模型中将要用到的单元属性进行定义。单元属性主要包括：单元类型、实常数、材料常数。典型的实常数包括：厚度、横截面面积、高度、梁的惯性矩等。材料属性包括：弹性模量、泊松比、密度、热膨胀系数等。ANSYS为用户提供了两种网格划分类型：自由和映射所谓“自由”，体现在没有特定的准则，对单元形状无限制，生成的单元不规则，基本适用于所有的模型。自由网格生成的内部节点位置比较随意，用户无法控制。操作方式是打开MeshTool工具条上的Free选项。所用单元形状依赖于是对面还是对体进行网格划分。对于面，自由网格可以只由四边形单元组成，也可以只由三角形单元组成，或两者混合。对于体，自由网格一般限制为四面体单元。映射网格划分要求面或体形状满足一定规则，且映射面网格只包括三角形单元或四边形单元，映射体网格只包括六面体单元，它生成的单元形状比较规则，适用于形状规则的面和体。对于映射网格划分，生成的单元尺寸依赖于当前DSIZE、ESIZE、KESIZE、LESIZE和ASIZE的设置。Smartsize不能用于映射网格划分。当使用硬点时，不支持映射网格划分。此面必须由3或4条线围成，在对边上必须有相等的单元划分数。如果此面由3条线围成，则三条边上的单元划分数必须相等且必须是偶数。对边网格数之差相等，或者一对对边网格数相等，另一对网格数之差为偶数，也可以进行映射网格划分。如果一个面由多于4条的线围成，则它不能直接采用映射网格进行划分，然而，为了将总的线数减少到4，其中的某些线可以被加起来（add）或连接起来（concatenated，一种进行网格划分时的操作）。代替进行连接操作（concatenation），可以用拾取一个面的3个或4个角点来进行面映射网格划分，这种简化的映射网格划分方法将两个关键点之间的多条线内部连接起来。为了得到映射网格，必须在面的对边上指定相等的线的划分数（或者定义线的划分数对应于某种传递方式）。不需要在所有的线上指定划分数，只要是采用映射网格划分，程序会将线的划分数由一条边传递到对边，传递所有相邻的要划分网格的面）体映射网格：为了给一个体划分六面体单元，则必须满足它必须是块形（六面体），五面体或四面体形在对面和侧边上所定义的单元划分数必须相等如果体是棱柱形或四面体形，在三角形面上的单元划分数必须是偶数相对棱边上划分的单元数必须相等导入模型以后如上图所示，打开主界面,对模型进行网格划分，点击mesh功能旋向，右击插入mesh方法，选择sizing，即设定网格大小。设定整体网格大小为1mm。点击mesh，软件对模型进行网格划分，划分结果如下图所示：可以看到最终网格划分效果，以及网格数量，如下图：如图所示，网格总数量为487658，节点数量为170523网格质量1004.4 边界条件设定网格划分完毕需要对整体装置进行边界条件设定，如下图所示，为模型固定条件，即模型中某些零部件进行固定设定。设定轴承外圈上与小棍接触部分为固定。即fixed support另外设定约束条件，即受力载荷或者位移载荷设定与轴承外圈接触的冷碾辊部分以及外部受力打小为2000N如上图所示4.5 强度分析点solve，软件对模型进行计算，最终计算结果如下图第5章 分析结果5.1 挡板分析结论挡板分析结果如下：如图所示为最大主应力图，由图可知，在有重物下落的时候，挡板的受力状况如上图，中间横支撑部分有很大的应力集中，说明其在整个受力过程中起很大的作用。由上图可知，在受力过程中，挡板中间有最大的变形位移，由彩虹图可以看出各部分分别变形的大小。可以在设计过程中给予参考5.2 支持座分析结论由上图可以知道，支持座在工作过程中，杆件部分受力最大，变形也是最大，从而可以知道，需要在设计过程中重点加强杆件部分的力学强度。可以采用高强度的材料或者热处理加强杆件的强度。结论一、总结第一部分，文献资料的搜集与整理。通过专利网、文献库和老师给的资料，了解了当前主流的几种机车转向架助推器类型。然后根据文献资料，综合分析每种助推器的优劣，综合比较借鉴，初步确定采用撬棍杠杆式助推方式。第二部分，确定局部和整体方案。进一步分析撬棍式助推器的助推方式，及需要哪些相配合的机构，将助推器分为执行系统、系统和驱动系统三部分。然后先对执行机构进行理论受力分析，分析其位移量。借此计算出部分齿轮减速的比和需要的电机的转矩，从而确定电机选型，至此部分和驱动部分也同时确定下来。第四部分，各部件具体机构设计和校核。根据前面三章的内容，确定执行系统、系统各部件的具体结构尺寸，确定轴上零件的定位和装配方式，最后选择合适的轴承并对各部件进行校核。二、设计的不足之处 这次的设计还只是阶段性的，助推器的结构还可以进行局部优化，中间的系统也有很多不同的方案可以选择，比如选择齿轮代替链传， 三、个人体会毕业设计是大学四年期间最后一次正式的机构设计了，可以说是跨出大学校园的最后一步。需要考察自己大学期间学习的各项专业技能和课程知识，并且要综合运用，对自己也是一次全面的提高。因为考研的关系，很多时间被占用了，所以毕业设计的时间比较紧，中间过程略显仓促。刚开始做课题使并没有什么头绪，不知道从哪里下手。就像无头的苍蝇，这里做一些，那里做一些，其中受力分析就做了很多遍，事实证明这些都是无用功。后来跟指导老师沟通了很多次，确定下来步骤。先综合分析助推器的总体结构，分成几部分，比如驱动、执行部分，这样就有了一个大的方向。因此，我体会到初步设计必须确定每一部分的工作，由大到小，先分析结构，再对结构的运动和动力性能综合分析，不断的修正、不断的改进，这样才能做出完整的设计。参考文献1杨颖萍，施俊俊，孙英彪.客车转向架构架焊修工艺的探讨A.第十四届全国机械设计年会论文集C.中国机械工程学会，2008.2苍松.动车组转向架虚拟装配技术的研究与应用D.辽宁：大连交通大学，20093Http:/www.easymover.it/en/pusher.php,5-20/2013-5-204Gregory James Newell. Materials handling device and system. P.U.S. Patent No.7168514B2,Jan.30,20075Http:/www.fetec-papier.de/Easy_Mover_-_Rllentransportger/Details_Easy_Mover/details_easy_mover.html,5-20/2013-5-206Http:/,5-20/2013-5-207濮良贵，纪名刚，陈国定等.机械设计M.第八版.北京：高等教育出版社,2006,58王昆，何小柏，汪信远.机械设计、机械设计基础课程设计M.北京：高等教育出版社，19969. 黄志新，刘成柱ANSYS Workbench 14.0超级学习手册 10. 刘鸿文材料力学 11. 胡小华；, 摩托车发动机防汛挡板疲劳可靠性分析及寿命预测, 重庆大学硕士论文, 2014 12. 王立峰, 发动机曲轴防汛挡板机构动力学仿真及疲劳分析,长安大学硕士论文, 2010 13. 龚立新，发动机防汛挡板静态与动态特性的有限元分析研究，哈尔滨工程大学硕士论文, 2007 致 谢 毕业设计也接近尾声了，也意味我在大学的生活就要划上一个句号。回过头来看看自己做设计的过程，也有很多体会。助推器的助推方案不断推倒，不断重建。也让我对专业技能有了更深的了解。 首先，诚挚感谢我的指导老师。每当我有不懂的问题的时候，老师总是耐心为我解答，而且解答地很详细，让我对下一步的工作有了清晰的认识。在我没有头绪的时候，老师总是适时地提出自己的建议，循循善诱，给我思考的空间，锻炼了我的专业思维。老师总是抽出自己的时间来督促我论文的进度，这是很无私的。在此，向老师表示崇高的谢意！ 感谢四年来同学、老师的陪伴，感谢他们为我提出的有益的和宝贵的建议，有了他们的支持和鼓励，才让我度过了四年充实的大学生活。上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名： 日期: 年 月 日上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 1、保密，在_年解密后适用本授权书。 2、不保密。 （请在以上相应方框内打“”）作者签名： 日期: 年 月 日导师签名： 日期: 年 月 日上海工程技术大学毕业设计（论文） 轨道车辆门有限元建模及模态分析黑体加粗三号字居中。段前、段后均为0行。标准字间距。与页眉线之间空一行，与下面之间也空一行。中文摘要内容，300500个汉字以内。宋体小四号字，1.5倍行距，标准字间距。空两个字符。摘 要作为轻轨和地铁车辆重要部件，轨道车辆门在车辆中扮演着重要的角色。设计中除了要其具有良好的密封和制造工艺、足够的刚度并且外形与整车相协调外，合理的振动特性也是十分必要的，从而可以避免轨道车辆在运行过程中各部件之间产生共振，导致某些部件的早期损坏，影响到城市轨道车辆的安全运营状况。因此，车门结构的设计与改进在轨道车辆的设计中占有重要的地位。本文将UG和ANSYS两个软件结合起来，根据实际测量在UG中构建轨道车辆门的几何模型，利用ANSYS与UG的数据交换功能将轨道车辆门的结构模型导入ANSYS中，建立门结构有限元分析模型，对模型进行求解分析，得到模态参数（包括固有频率、阻尼比和振型等）。通过对轨道车辆门的模态分析，得到模型的固有频率和振型，分析出轨道车辆门在行进过程中容易发生共振的频率域位于门上端和玻璃中心位置。分析结果表明：轨道车辆过道门在车辆前进过程时会发生颤振，这是轨道车辆过道门发生自激振动的主要形式。通过对轨道车辆过道门进行模态试验的实际研究，根据其动态特性，参考仿真结果可以对轨道车辆门进行优化设计，首先增加车辆门易发生共振处的材质强度，在不改变车门性能和保证安全的情况下尽量采用柔性材料。本文主要研究轨道车辆过道门振动产生的原因、运动规律，分析其对机械系统以及整体结构的影响，最终寻求控制、消除振动或利用振动的方法，使其具有良好的动态性能，达到轨道车辆门安全可靠工作的目的。与摘要之间空一行。行间距均为1.5倍。关键词：轨道车辆门，有限元，三维建模，模态分析宋体小四号字。词与词之间用全角逗号分隔。“关键词：”用宋体加粗小四号字，顶格打印。题目与页眉线之间空一行。Finite Element Modeling and Analysis for the Modals of Times New Roman加粗三号字，居中。段前、段后均为0行。标准字间距。Times New Roman加粗三号字，居中。段前、段后均为0行。标准字间距。与ABSTRACT之间空一行。Mass Transit Vehicles DoorABSTRACT英文摘要内容，250300个单词。Times New Roman小四号字，1.5倍行距，标准字间距。与ABSTRACT之间空一行。 Mass transit vehicles door plays an important role in the subway and transit vehicle. The casing design account in addition to its good sealing, manufacturing processes, sufficient rigidity and coordinated with the vehicle. Whats more, the dynamic characteristics are also very important in avoiding resonance between various components during operation. So it is of great significance to improve the design efficiency of the door casing in the whole design cycle.In this paper, the author combined the software UG with ANSYS to build a mass transit vehicle door casing geometric model. Using the data exchange function of ANSYS and UG railway vehicle door structure model into ANSYS, the door structure finite element analysis model is set up to solve the model analysis, getting the modal parameters (including natural frequency, damping ratio and mode shapes, etc.) Through the analysis of railway vehicles door modeling, getting the inherent frequency and vibration mode of the modeling, the analysis of the railway vehicle door is easy to resonate in procession of frequency domain, which is located in the top and the center of the glass door. The analysis results show that the process of railway vehicle door happens on flutter, which is the main form of self-excited vibration. Based on its dynamic characteristics, the results of simulation can optimize the railway vehicle door design through the modal experiment of practical research. First of all, increasing the vehicle door easily occurs resonance of material strength, performance and guarantee safety without changing the door as far as possible under the condition of using the flexible material. This paper mainly studies the causes of railway vehicles through gate vibration and motion law, analyses its influence on mechanical system and the overall structure, finally sought to control and eliminate vibration or by using the method of vibration, make it has a good dynamic performance, achieve the goal of safe and reliable railway vehicle door work.Times New Roman小四号字。词与词之间用半角逗号加一个空格分隔。“Key words:”用Times New Roman加粗小四号字。Key words: mass transit vehicles door, finite element method(FEM), three dimensional modeling, modal analysis黑体加粗三号字，居中。段前、段后均为0行。标准字间距。与页眉线之间空一行。与学生姓名之间也空一行。轨道车辆门有限元建模及模态分析一级标题，宋体加粗四号字。段前、段后均为0行。1.5倍行距。汉字与标号间空一个字距。与上面的学生姓名之间空一行。代国文 011109119用楷体小四号打印学生姓名，空一格，再打印学生完整学号。均居中。1 绪论轨道交通全称为城市快速轨道交通，是指城市中有轨的大运量的公共交通运输系统。目前国际轨道交通地铁、轻轨、磁悬浮列车等多种类型，其中轻轨就是地面的轨道交通，其他面运行采取的是全隔离方式或者架起来，尽量不占或少占城市道路，与常规交通的平面交叉。正文内容，宋体小四号字，1.5倍行距，标准字间距。随着我国轨道交通的快速发展，包括城市轨道交通系统和区域城际轨道交通系统，对轨道车辆的设计提出了更高的要求，因此需要采用更加先进和合理的设计方法来完成轨道车辆整体设计。作为一种先进的设计手段，动态设计方法已经成为企业提高竞争力的重要方法。要进行动态设计，前提是对车辆的动态性能作出正确的分析。二级标题、三级标题，宋体加粗小四号字。1.5倍行距。汉字与标号间空一个字距。顶格对齐打印。两数字间用插入符号中的圆点。本论文主要针对轨道车辆过道门进行模态研究分析，从而为提高轨道车辆的设计水平，将现代化的设计方法应用于轨道车辆整体的设计提出合理化建议。1.1 课题的提出及背景1.1.1国内外车门的发展现状德国、奥地利和日本的铁路工业是世界的佼佼者，尤其是日本的铁路新干线开创了日本铁路产业的里程碑，也为其他国家铁路事业的发展树立了榜样。在车门的研究方面日本也有实质性的突破，尤其表现在自动关门机的开发上。他们在设计通勤电动客车时，车门没有设台阶，以便旅客能平稳流动以及安全、迅速上下车，具有缩短停车时间的显著功能。为了缓和客流高峰、缩短上下车时间，从209系、E217系以后的“新系列车辆”起，JR东日本客运公司就在市郊型电力客车一侧设置了4个车门，并将其规定为通勤电动客车的车门设置标准。为了贯彻该自动关门机要求的“高可靠性、操纵力易于控制、减少修理”的新理念，JR东日客公司于1992年首次开发了电气式自动关门机构，并安装于901系列编组车上在京摈东北根岸线上试用。图名和图号：宋体五号字，1.5倍行距，居中。图与上面文字间空一行