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超声电机定转子接触的有限元分析【优秀有限元分析全套课程毕业设计含SW三维建模及3张CAD图纸】

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关键词：: 超声电机机电转子有限元分析毕业设计三维建模超声电机定转子接触的有限元分析

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电机定转子有限元分析

超声电机定转子接触的有限元分析【优秀有限元分析全套课程毕业设计含SW三维建模及3张CAD图纸】

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超声电机定转子接触的有限元分析

论文内容：

1、文献综述：在对现有文献进行阅读、分析和综合的基础上，对论文所涉及科学问题的研究状况进行综合叙述，指出研究现状和研究意义。

2、了解超声电机应用背景及工作原理，熟悉电机的结构特点及载荷特征。

3、建立电机定转子结构的三维实体模型及有限元分析模型。

4、利用有限元技术完成定转子之间的接触分析。

论文要求：

1、掌握接触的基本概念和定义，了解主要求解方法。

2、掌握并能熟练应用有限元软件完成结构的接触分析。

3、总结设计内容，撰写规范的毕业论文，毕业论文格式和内容符合《天津理工大学本科毕业论文撰写规范》要求。

4、提交纸质毕业论文一份及包含所有论文内容的光盘一张。

摘要

电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它的主要作用是发生驱动力矩，电气和各种机器的动力。发电机在电路中英文字母G表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，现在最常用的利用，发烧，水能源推进发电等发电机转子。电者分布参数系统问题集中参数系统的问题解总结是司空见惯的。有限的数值解法是这种相同的想法。但是有限元登场后电工业界远不及应用领域等充分力学。有限要素法的特点是适用各种形式解几何，物理上的复杂的问题精度高通用性强的处理问题的彻底又系统采用适用的电子计算机方式。那本书是线性问题解法但是，迭代法例如牛顿-拉裴森迭代法也巧妙地解决问题的非线性。用解电磁场问题远电工的行业中常用的图解法、电解槽法等的优势。所以随着科学技术的发展各类超高压，大容量、高精度的电器产品的开发这个磁场等直接关系正确计算的这个产品的优异的性能和技术经济指标。有限要素法的强有力的工具电工的行业中电磁研究领域越来越广泛的应用。有限要素法异步电动机的性能分析的方法实际电机产品检验。磁场向量场B的旋涡中函数

关键词：饲料装置；；改进设计

Abstract

The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.

Key Words: rice thresher threshing; improved design;

摘要III

AbstractIV

目录V

第1章绪论1

第2章定转子类型确定3

2.1 超声电机概况6

2.2电机定转子总体设计8

2.2.1电机定转子的类型定位10

2.2.2 电机定转子的整机结构及选择12

2.2.3 电机定转子的主要承载13

第3章电机原理15

3.1 定子工作原理18

3.2 转子工作原理20

第4章力学分析21

4.1 有限元简介22

4.2 模型处理23

4.3 前处理24

4.4 工况设定25

4.5 后处理26

4.6 结果分析27

结论28

参考文献29

致谢30

第1章绪论

电气工作者把分布参数系统问题归结为集中参数系统问题求解是屡见不鲜的。有限元数值解法就是这种相同的思考方法。但是有限元登场后电工业界远不及应用领域等充分力学。有限要素法的特点是适用各种形式解几何，物理上的复杂的问题精度高通用性强的处理问题的彻底又系统采用适用的电子计算机方式。那本书是线性问题解法但是，迭代法例如牛顿-拉裴森迭代法也巧妙地解决问题的非线性。用解电磁场问题远电工的行业中常用的图解法、电解槽法等的优势。所以随着科学技术的发展各类超高压，大容量、高精度的电器产品的开发这个磁场等直接关系正确计算的这个产品的优异的性能和技术经济指标。有限要素法的强有力的工具电工的行业中电磁研究领域越来越广泛的应用。有限要素法异步电动机的性能分析的方法实际电机产品检验。磁场向量场中函数B的旋涡（1）通常矢量位A描绘即（2）磁场的基本方程（3）式中B——磁感应强度μ——介质常数J——电流密度开始电机出来截横断这里的磁场电视平行平面场。设施的选定坐标A是B和Z轴方向的分量是零磁化位A，电流密度矢量J Z轴方向的分量令磁阻率于是方程3化二次元形式。定，（4）电机转子硅钢片成为从迭铁磁性物质的影响饱和磁化特性非线性，图1示磁阻磁场强度H的函数所以方程4偏微分方程直接解决方案的非线形微分方程很难使用数值计算法——有限要素法可得到高精度解。图1 DG 41（厚度0.35毫米）硅钢片磁化曲

参考文献

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内容简介：: 1 宁毕业设计 (论文 ) 电机定转子有限元分析所在学院机械与电气工程学院专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号指导老师 2015 年 3 月 31 日 nts II 摘要电机（英文： Electric machinery，俗称 “马达 ”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母 M（旧标准用 D）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母 G 表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电。电气工作者把分布参数系统问题归结为集中参数系统问题求解是屡见不鲜的。有限元数值解法就是这种相同的思考方法。但是有限元问世后在电工行业中却远不及力学领域等应用得充分。有限元法的特点是适用于求解各种形式几何上、物理上复杂的问题精度高通用性强对问题的处理既彻底又系统适用于采用电子计算机方式。它本是线性问题的解法但通过迭代法如牛顿 -拉裴森迭代法也能巧妙地解决非线性问题。用来求解电磁场问题远较电工行业中常用的图解法、电解槽法等优越。因此随着科学技术的发展各类超高压、大容量、高精度的电工产品的研制其磁场等的精确计算直接关系到该产品的优异性能和技术经济指标。有限元法这一有力工具在电工行业中在电磁研究领域里越来越有广泛的应用。用有限元法对异步电动机性能进行分析的方法在实际电机产品中得到验证。在磁场中向量场函数 B的旋度关键词：饲料装置；改进设计 nts III Abstract The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field. . Key Words: rice thresher threshing; improved design; nts IV 目录摘要 . II Abstract. III 目录 . IV 第 1 章绪论 . 5 第 2 章定转子类型确定 . 3 2.1 超声电机概况 . 6 2.2 电机定转子总体设计 . 8 2.2.1 电机定转子的类型定位 . 10 2.2.2 电机定转子的整机结构及选择 . 12 2.2.3 电机定转子的主要承载 . 1 错误 !未定义书签。第 3 章电机原理 . 15 3.1 定子工作原理 . 18 3.2 转子工作原理 . 20 第 4 章力学分析 . 21 4.1 有限元简介 . 22 4.2 模型处理 . 23 4.3 前处理 . 24 4.4 工况设定 . 25 4.5 后处理 . 26 4.6 结果分析 . 2 错误 !未定义书签。结论 . 21 参考文献 . 22 致谢 . 30 nts 5 第 1章绪论电气工作者把分布参数系统问题归结为集中参数系统问题求解是屡见不鲜的。有限元数值解法就是这种相同的思考方法。但是有限元问世后在电工行业中却远不及力学领域等应用得充分。有限元法的特点是适用于求解各种形式几何上、物理上复杂的问题精度高通用性强对问题的处理既彻底又系统适用于采用电子计算机方式。它本是线性问题的解法但通过迭代法如牛顿 -拉裴森迭代法也能巧妙地解决非线性问题。用来求解电磁场问题远较电工行业中常用的图解法、电解槽法等优越。因此随着科学技术的发展各类超高压、大容量、高精度的电工产品的研制其磁场等的精确计算直接关系到该产品的优异性能和技术经济指标。有限元法这一有力工具在电工行业中在电磁研究领域里越来越有广泛的应用。用有限元法对异步电动机性能进行分析的方法在实际电机产品中得到验证。在磁场中向量场函数 B 的旋度(1) 通常用向量位 A 来描述即 (2) 则磁场的基本方程 (3) 式中 B 磁感应强度介质常数 J 电流密度从电机中截出横断面在这里的磁场可视为平行平面场。设选定坐标使 B 和 A 在 Z 轴方向的分量为零向量磁位 A、电流密度向量 J只有 Z 轴方向的分量令磁阻率于是方程 3 化为二维形式。 (4) 电机定、转子为硅钢片迭成由于铁磁物质受饱和影响磁化特性非线性 ,如图 1 示磁阻是磁场强度 H的函数所以方程 4 是一个偏微分方程直接求解这样的非线性偏微分方程是比较困难的使用数值计算法有限元法可得到较高精度的解。图 1 DG41(厚度0.35mm)硅钢片磁化曲线。 nts 6 第 2 章定转子类型确定 2.1 超声电机电机概况 1.按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。 1）直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 2）其中交流电机还可划分：单相电机和三相电机。 2.按结构和工作原理可划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。 1）同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。 2）异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 3.按起动与运行方式可划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4.按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机。 1）驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其他通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 2）控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。 5.按转子的结构可划分：笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6.按运转速度可划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、 PWM 变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。 nts第 2 章总体方案确定 7 同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。 2.2 电机定转子总体设计定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生（输出）电流。定子通常由铁心、线圈、骨架（有的没有）、引线、拉簧等组成。定子有两种接线方式，一种是 4 线式，转子串连接在 2 个定子绕组之间，一种是 2 线式， 2 个定子绕组连接好后再与转子串连接好后再与转子串连接，（将 4 线式对角的 2 根引线接在一起）。两种接线方式不同，但可以通用。引接线方式有两种：一种是软线引出；一种是靠骨架上的插接件引出，该种绕线时要保留骨架。 2.2.1 电机定转子的类型定位根据 ISO 标准，由轴承支撑的旋转体称为转子。转子多为动力机械和工作机械中的主要旋转部件。典型的转子有透平机械转子、电机转子、各种泵的转子和透平压缩机的转子等。转子在某些特定的转速下转动时会发生很大的变形并引起共振，引起共振时的转速称为转子的临界转速。在工程上，工作转速低于第一阶临界转速的转子称为刚性转子，大于第一阶临界转速的转子称为柔性转子。由于转子作高速旋转运动，所以需要平衡。静平衡主要用于平衡盘形转子的惯性力。刚性转子的动平衡可以通过通用平衡机来平衡惯性力和惯性力偶，消除转子在弹性支承上的振动。柔性转子的动平衡比较复杂，从原理上区分，有振型平衡法和影响系数法两类。转子因换向困难、转速高、各种故障多发。常见的故障有换向器损坏、轴承损坏、风叶损坏、电刷磨损、转子绕组烧毁等。 1、换向器损坏换向器常见的故障是表面烧成洞、换向片飞出、换向片与换向片之间短路、换向器失圆、换向器磨损过度、云母片凸出、换向片与线圈引线虚接等。换向器表面烧成洞、换向片飞出、换向片与换向片之间短路、换向器磨损过度的故障，要对换向器进行更换，同时转子绕组也需要更换。对于换向器失圆的故障，用卧式车床进行加工处理后，还可继续使用。换向片与线圈引起虚接的，视情况可对虚接的故障点进行冲洗铆接或焊接。如无法找到故障点的，只能对换向器进行更换，同时转子绕组也需要更换。换向器云母片凸出的，可将钢锯条带齿的一侧打磨薄后，将云母片刻低，并进行倒角和研磨处理。 2、轴承损坏电动工具常用的轴承型号有 608、 629、 101、 102、 200、 201 等。 nts 8 轴承的常见故障是间隙过大、轴承碎裂、跑外套、跑内套、抱死等。对于轴承间隙过大、轴承碎裂、抱死等故障，需要换上新轴承。对于某些跑外套、间隙过大的，可垫薄铁皮（如可用某些铁制的饮料瓶）或更换机壳。而对于某些间隙不是特别大的，可涂 AB 万能胶来解决。对于某些跑内套的，可在转轴上用冲麻点的方法来解决。 3、风叶损坏风叶多见故障时风叶碎裂、变形、松动，可拆旧件或换上新品。对于铁质风叶变形的，也可用尖嘴钳进行校正。对于风叶与轴之间松动的，也可涂 AB 万能胶来粘牢。 4、电刷磨损一般情况下，当电刷的长度磨损到原长度的 1/3 时，应进行更换。电刷过短，很容易烧毁换向器而造成转子报废。电刷的尺寸，一般用长宽高表示，更换时除要求尺寸一样外，还要用相同的牌号来更换。一般情况下， 2 个电刷应同时更换。 2.2.2 电机定转子的整机结构及选择一、三相异步电动机的结构，由定子、转子和其它附件组成。（一）定子（静止部分） nts第 2 章总体方案确定 9 1、定子铁心作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。构造：定子铁心一般由 0.350.5 毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成，在铁心的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。定子铁心槽型有以下几种：半闭口型槽：电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。半开口型槽：可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。开口型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘方法方便，主要用在高压电机中。 2、定子绕组作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。构造：由三个在空间互隔 120电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。定子绕组的主要绝缘项目有以下三种：（保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘）。 1）对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。 2）相间绝缘：各相定子绕组间的绝缘。 3）匝间绝缘：每相定子绕组各线匝间的绝缘。电动机接线盒内的接线：电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组的六个线头排成上下两排，并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为 1（ U1）、 2（ V1）、 3（ W1），下排三个接线桩自左至右排列的编号为 6（ W2）、4（ U2）、 5（ V2）， .将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。 3、机座作用：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。构造：机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可直接对流，以利于散热。（二）转子（旋转部分） 1、三相异步电动机的转子铁心：作用：作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。构造：所用材料与定子一样，由 0.5 毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步nts 10 电动机的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电动机（转子直径在 300400 毫米以上）的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。 2、 2.2.3 电机定转子的主要承载三相异步电动机的转子绕组作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。 1）鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于 100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。 2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。特点：结构较复杂，故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能，故在要求一定范围内进行平滑调速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。（三）三相异步电动机的其它附件 1、端盖：支撑作用。 2、轴承：连接转动部分与不动部分。 3、轴承端盖：保护轴承。 4、风扇：冷却电动机。二、直流电动机采用八角形全叠片结构，不仅空间利用率高，而且当采用静止整流器供电时，能承受脉动电流和快速的负载电流变化。直流电动机一般不带串励绕组，适用于需要正、反电动机转的自动控制技术中。根据用户需要也可以制成带串励绕组。中心高 100 280mm 的电动机无补偿绕组，但中心高 250mm、 280mm 的电动机根据具体情况和需要可以制成带补偿绕组，中心高 315450mm 的电动机带有补偿绕组。中心高 500 710mm 的电动机外形安装尺寸及技术要求均符合 IEC国际标准，电机的机械尺寸公差符合 ISO 国际标准。nts第 3 章破碎装置设计 11 第 3 章电机原理 3.1 定子工作原理定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生（输出）电流。 3.2 转子工作原理据 ISO 标准，由轴承支撑的旋转体称为转子。转子多为动力机械和工作机械中的主要旋转部件。典型的转子有透平机械转子、电机转子、各种泵的转子和透平压缩机的转子等。转子在某些特定的转速下转动时会发生很大的变形并引起共振，引起共振时的转速称为转子的临界转速。在工程上，工作转速低于第一阶临界转速的转子称为刚性转子，大于第一阶临界转速的转子称为柔性转子。由于转子作高速旋转运动，所以需要平衡。静平衡主要用于平衡盘形转子的惯性力。刚性转子的动平衡可以通过通用平衡机来平衡惯性力和惯性力偶，消除转子在弹性支承上的振动。柔性转子的动平衡比较复杂，从原理上区分，有振型平衡法和影响系数法两类。转子因换向困难、转速高、各种故障多发。常见的故障有换向器损坏、轴承损坏、风叶损坏、电刷磨损、转子绕组烧毁等。 nts宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 12 第 4 章力学分析本设计中模型参考现有电机定转子建立。重点部分为机身，工作部分，钻头部分，也就是受力部分，为后续做分析做模型基础。建模如下图所示 4.3 有限元分析 4.3.1 模型导入 1 ANSYS 与 Solidworks 之间的数据转换使用 ANSYS 进行有限元分析时，技术人员在进行三维模型的建立过程中耗费了大量的时间与精力。由于 ANSYS 自带的建模功能非常有限，只能建立一些结构简单的模型。随着 ANSYS 的应用日益广泛，在很多时候需要对非nts第 10 章破碎装置其他部分设计 13 常复杂的模型进行有限元模型的建立，其需要处理的模型也越来越复杂，ANSYS 自带的建模功能显出很多的不足之处。 Solidworks 作为一款三维 CAD 软件，其拥有强大的参数化建模能力，可以建立非常复杂的实体模型。因此，如果充分利用 Solidworks 快速准确建模的特长，把在 Solidworks 建立好的模型导入到 ANSYS 中进行分析就可以很好地解决 ANSYS 建模能力的不足。现在，大多数的技术人员都是利用三维CAD 软件建模，通过 ANSYS 与三维 CAD 软件之间的图形接口将建立好的模型导入到 ANSYS。了解 ANSYS 与 Solidworks 之间的导入接口，能有效提高模型质量，简化分析工作，对 CAE 分析人员有着非常重要的意义。将模型导入 ansys 软件，如下图所示：进入 ansys 界面，在 model 模块中，点击 geometry 拖进 project schematic 界面，然后在 analysis systems 中点击 static structural 模块，将其拖到刚刚创建nts 14 的 geometry 模块上。 4.3.2 模型特性定义进入分析模块界面，如下图所示首先对模型进行材质定义，点击 model，弹出界面，如下，在 assignment框后面选择 structural steel。结构钢，点击确认，对材料成功赋予材质。如下图 4.3.3 网格划分使用 ANSYS 进行有限元分析时，技术人员在进行三维模型的建立过程中耗费了大量的时间与精力。由于 ANSYS 自带的建模功能非常有限，只能建立一些结构简单的模型。随着 ANSYS 的应用日益广泛，在很多时候需要对非常复杂的模型进行有限元模型的建立，其需要处理的模型也越来越复杂，ANSYS 自带的建模功能显出很多的不足之处。 Solidworks 作为一款三维 CAD 软件，其拥有强大的参数化建模能力，可以建立非常复杂的实体模型。因此，如果充分利用 Solidworks 快速准确建模的特长，把在 Solidworks 建立好的模型导入到 ANSYS 中进行分析就可以很nts第 10 章破碎装置其他部分设计 15 好地解决 ANSYS 建模能力的不足。现在，大多数的技术人员都是利用三维CAD 软件建模，通过 ANSYS 与三维 CAD 软件之间的图形接口将建立好的模型导入到 ANSYS。了解 ANSYS 与 Solidworks 之间的导入接口，能有效提高模型质量，简化分析工作，对 CAE 分析人员有着非常重要的意义。众所周知，对于有限元分析来说，网格划分是其中最关键的一个步骤，网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。在 ANSYS 中，大家知道，网格划分有三个步骤：定义单元属性（包括实常数）、在几何模型上定义网格属性、划分网格。在这里，我们仅对网格划分这个步骤所涉及到的一些问题，尤其是与复杂模型相关的一些问题作简要阐述。自由网格划分自由网格划分是自动化程度最高的网格划分技术之一，它在面上（平面、曲面）可以自动生成三角形或四边形网格，在体上自动生成四面体网格。通常情况下，可利用 ANSYS 的智能尺寸控制技术（ SMARTSIZE 命令）来自动控制网格的大小和疏密分布，也可进行人工设置网格的大小（ AESIZE、LESIZE、 KESIZE、 ESIZE 等系列命令）并控制疏密分布以及选择分网算法等（ MOPT 命令）。点击工程对话框的 mesh 选项，并设置 relvence 选项值为 100，这样可以得到较高的网格区域，右击，点击 mesh，软件自动进行网格划分。互粉成功后如下图所示 nts 16 4.3.4 工况条件对模型进行工况设置，包括固定部分和受力部分。点击 supports 下的 fixed support 定义固定载荷，本模型中，设定地面为固定。如下图 nts第 10 章破碎装置其他部分设计 17 设置受力载荷，由于西电机定转子在工作过程中，受到与钻头相反方向的力，为向上和向后的力。可以在电机定转子支架上定义两个分力，分别为向上和向后。如下图所示： 4.3.5 解析对于某些结构，从概念的角度看，可以认为它是几何不变的稳定体系。但如果结构相近的几个主要构件刚度相差悬殊，在数值计算中就可能导致数值计算的较大误差，严重的可能会导致结构的几何可变性忽略小刚度构件的刚度贡献。如出现上述的结构，要分析它，就得降低刚度很大的构件单元的刚度，可nts 18 以加细网格划分，或着改用高阶单元（ BEAM-SHELL,SHELL-SOLID)。构件的连接形式（刚接或铰接）等也可能影响到结构的刚度。充分利用 ANSYS MAP 分网和 SWEEP 分网技术，尽可能获得六面体网格，这一方面减小解题规模，另一方面提高计算精度。工况条件设置完毕可以进行解析，点击 solve 按钮，软件进入解析状态。如下图解析最终结果包括应力，应变，位移。近切取一个各平面都平行于坐标平面的六面体。此六面体上三个互相垂直的三个平面上的应力分量即可表示该点的应力状态 1 。为规定应力分量的正负号，首先假设：法向与坐标轴正向一致的面为正面；nts第 10 章破碎装置其他部分设计 19 与坐标轴负向一致的面为负面。进而规定：正面上指向坐标轴正向的应力为正，反之为负；负面上指向坐标轴负向的应力为正，反之为负。三个正面上共有九个应力分量（包括三个正应力和六个切应力）。此九个应力分量可写成如下矩阵形式：如果作用在某一截面上的全应力和这一截面垂直，即该截面上只有正应力，切应力为零，则这一截面称为主平面，其法线方向称为应力主方向或应力主轴，其上的应力称为主应力。如果三个坐标轴方向都是主方向，则称这一坐标系为主坐标系。应力张量不变量在求解主应力的过程中会得到以主应力为未知数的三次方程，叫做状态方程 2 。状态方程的三个系数唯一由主应力确定，而一点的主应力是唯一的，这样就得到了不随坐标变化的三个量，叫作应力张量不变量用一般应力表示为 nts 20 红色部分代表最大的值。由彩虹图可以看出每一部分的值，也可以通过软件设定，看任何部位的分析结果红色部分代表最大的值。由彩虹图可以看出每一部分的值，也可以通过软件设定，看任何部位的分析结果 nts结论 21 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、传动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。借此计算出传动部分带轮减速的传动比和需要的电机的转矩，从而确定电机选型，至此传动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、传动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，中间的传动系统也有很多不同的方案可以选择，比如选择带轮传动代替链传，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、传动、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。 nts致谢 22 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， 2009 3Http:/www.easymover.it/en/pusher.php,5-20/2013-5-20 4Gregory James Newell. Materials handling device and syst

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