第3-4次上机练习指导.doc

第2周（3-4次）上机练习指导启动ANSYS，执行初始化命令CLEAR，回车，金山快译、并翻译ANSYS界面菜单。1轴类零件建模练习（圆柱体、立方体、布尔操作、单元类型设置、网格划分等）（1）将视图设为等轴侧视图，创建5个圆柱体，参考尺寸如下：圆柱体1：半径RAD1=0、RAD2=60；长度Z1=0、Z2=160；圆周角0-360。圆柱体2：半径RAD1=0、RAD2=80；长度Z1=160、Z2=400；圆周角0-360。圆柱体3：半径RAD1=0、RAD2=110；长度Z1=400、Z2=430；圆周角0-360。圆柱体4：半径RAD1=0、RAD2=80；长度Z1=430、Z2=710；圆周角0-360。圆柱体5：半径RAD1=0、RAD2=70；长度Z1=710、Z2=860；圆周角0-360。操作菜单路径为：前处理器建模新建立体圆柱按尺寸。（2）布尔操作，将上面创建的5个圆柱体合并成一个体。菜单路径为：前处理器建模操作布尔操作相加体选择全部（3）压缩编号。前处理器编号控制精减编号，选择立体，确定。保存模型（SAVE_DB）（4）移动并旋转工作平面。工作平面偏移工作平面，在x，y，z偏移栏中输入0，50，200；在xy，yz，zx角度栏输入90，90，90，确定。（5）创建4个圆柱体。前处理器建模新建立体圆柱定圆心圆柱。分别输入圆心坐标（0，35），半径35、深度30，应用；圆心坐标（0，125），半径35、深度30，应用；圆心坐标（0，325），半径40、深度30，应用；圆心坐标（0，415），半径40、深度30，确定。（6）创建2个立方体。前处理器建模新建立体块按尺寸。在X1，X2坐标栏输入-40、40；在Y1，Y2坐标栏输入325、415；在Z1，Z2坐标栏输入0、30，应用；在X1，X2坐标栏输入-35、35；在Y1，Y2坐标栏输入35、125；在Z1，Z2坐标栏输入0、30，确定。右键重新绘图。（刷新显示）（7）布尔操作，体与体相减，形成轴上的键槽。前处理器建模操作布尔操作减去体。选择轴体，确定，再选择后面创建的4个圆柱体和2个立方体，确定。右键重新绘图。（刷新显示）（8）设置单元类型并划分网格，将实体模型转化为有限元模型。设置单元类型。前处理器单元类型增加/编辑/删除。在弹出的面板中，点击增加按钮，选择实体、四面体187单元，确定，然后关闭面板。设置单元尺寸大小。前处理器网格划分尺寸控制手动尺寸全局尺寸。在弹出的面板中，最上一个输入框中输入单元尺寸20，确定。划分单元。前处理器网格划分网格立体自由。选择轴体，点击确定。保存模型数据，完成操作。2轮盘类零件建模练习1皮带轮（关键点、线、圆角、旋转面成体等）（1）创建24个关键点，前处理器建模新建关键点在当前坐标系。坐标分别为：1（14，0，0），2（28，0，0）， 3（28，18，0）, 4（55，18，0）,5（55，1.5，0）,6（73.5，1.5，0）, 7（73.5，5，0）, 8（61，9.06，0）,9（61，13.94，0）,10（73.5，18，0）, 11（73.5，21.5，0）, 12（61，25.56，0）,13（61，30.44，0）,14（73.5，34.5，0）, 15（73.5，38，0）, 16（61，42.06，0）,17（61，46.94，0）,18（73.5，51，0）, 19（73.5，54.5，0）, 20（55，54.5，O）,21（55，36.5，0）,22（28，36.5，0）, 23（28，56，0）, 24（14，56，0）。（2）连接24条直线：前处理器建模新建线线直线。1-2，2-3，3-4，4-5，5-6，6-7，7-8，8-9，9-10，10-11，11-12，12-13，13-14，14-15，15-16，16-17，17-18，18-19，19-20，20-21，21-22，22-23，23-24，24-1。（3）绘图控制编号，在弹出的面板中，勾选关键点编号和线编号。（4）倒4个圆角，圆角半径均为5。前处理器建模新建线圆角。选择2、3号线，输入圆角半径5，应用；选择3、4号线，输入圆角半径5，应用；选择20、21号线，输入圆角半径5，应用；择21、22号线，输入圆角半径5，确定。（4）将形成的28条线围成一个面。前处理器建模新建面任意在线。选择全部。（5）创建带轮中心线的两端点。前处理器建模新建关键点在当前坐标。输入关键点编号100，坐标（0，0），应用；输入关键点编号101，坐标（0，50），确定。（6）面绕中心线旋转生成带轮实体。前处理器建模操作拉伸面关于轴。选择前面生成的带轮剖面，确定，再选择编号为100和101的关键点，确定，使用默认旋转角度360度，点确定，生成实体模型。旋转视角（Ctrl+右键），观察模型。（7）布尔操作，相加成一体。前处理器建模操作布尔操作相加立体。（8）开键槽。尺寸及操作参考塑性成形分析（CAE）上机练习指导第37-38页。（9）设置单元类型并划分网格，将实体模型转化为有限元模型。设置单元类型。前处理器单元类型增加/编辑/删除。在弹出的面板中，点击增加按钮，选择实体、10节点92单元，确定，然后关闭面板。设置单元尺寸大小。前处理器网格划分尺寸控制手动尺寸全局尺寸。在弹出的面板中，最上一个输入框中输入单元尺寸10，确定。划分单元。前处理器网格划分网格立体自由。选择带轮实体，点击确定。保存模型数据，完成操作。3轮盘类零件建模练习2标准渐开线圆柱齿轮n 了解参数化建模的基本概念。n 了解条件语句和循环语句的基本应用。n 掌握根据曲线方程描点连线的方法。n 掌握直角坐标和圆柱坐标中描点和连线的方法。n 掌握图形的复制（阵列）方法。n 掌握布尔操作（图形的加、减运算）方法。n 在掌握直齿轮建模方法的基础上，了解圆柱斜齿轮的建模方法。（1）进入ANSYS，在命令窗口输入以下参数和命令：/PREP7 !进入前处理器Z=48 !齿数m=6 !模数ha=1 !齿顶高系数c=0.25 !顶隙系数 ang1=360/Z !一个齿所对圆心角ang2=ang1/2 !半齿所对圆心角R=m*z/2 !分度圆半径Rf=(z-2*ha-2*c)*m/2 !齿根圆半径Ra=(z+2*ha)*m/2 !齿顶圆半径R0=m*c !齿根处倒圆半径PI=ACOS(-1) !圆周率 S=PI*m/2 !分度圆齿厚ALPHA=20*PI/180 !分度圆压力角的弧度数inva=tan(ALPHA)-ALPHA !渐开线函数的值Rb=R*cos(ALPHA) !基圆半径*IF,Rb,GT,Rf,THEN !如果Rb大于Rf则af=0.0 !齿根圆压力角af取零值*ELSE !否则af=ACOS(Rb/Rf) !af为齿根圆压力角计算式*ENDIF !结束条件语句invaf=tan(af)-afphi=S/R-2*(invaf-inva) !齿根圆齿厚对应圆心角*DO,I,0,40 !循环计算0-40共41个点ALP1=I*PI/180 !0-40度角各自的弧度数ALP2=PHI/2-ALP1 !渐开线调整角度X=Rb*COS(ALP2)-Rb*ALP1*SIN(ALP2) !渐开线方程Y=Rb*SIN(ALP2)+Rb*ALP1*COS(ALP2) !渐开线方程K,I+1,X,Y !创建渐开线上的关键点*enddo !结束循环*IF,Rb,GT,Rf,THEN !如果RB大于RF则BSPLIN,ALL !依次连接所有关键点形成样条曲线CSYS,1 !将坐标系转换成总体圆柱坐标系K,RF,PHI*180/PI/2 !创建齿根圆上的一个关键点L,42,1 !连线关键点42、1LCOMB,1,2 !合并两条线*ELSE !否则BSPLIN,ALL !依次连接所有关键点形成样条曲线*ENDIF !结束条件语句CSYS,1 !将坐标系转换成总体圆柱坐标系K,Ra,0 !创建齿顶圆上的一个关键点K,Ra,ang2/2 !创建齿顶圆上的一个关键点K,Rf,ang2/2 !创建齿根圆上的一个关键点K,Rf,ang2 !创建齿根圆上的一个关键点K,120,ang2 !创建关键点K,120,0 !创建关键点以下进行鼠标和菜单操作（2）连线：42-43，44-45，45-46，46-47，47-42（3）显示线编号。绘图控制编号，勾选线编号，确定。绘图线，显示线。（4）分割相交的线。前处理器建模操作布尔操作分割线。鼠标点选线条1、2，应用；鼠标点选线条3、7，确定。（5）删除多余的线。前处理器建模删除线和在下面，选择线条1、2、8、10，确定。（6）齿根倒圆角。前处理器建模新建线圆角。选择11、12号线，确定，输入圆角半径R0，确定。（7）将所有线围成一个面。前处理器建模新建面任意在线。依次选择每条线，确定。（8）镜像面，完成一个齿面。将当前坐标系转换为全局直角坐标系。前处理器建模阵列面，选择面，确定，选择x-z平面，确定。（9）两个面相加成一个面。前处理器建模操作布尔操作增加面。（10）复制产生全齿轮平面模型。将当前坐标系转换为全局圆柱坐标系。前处理器建模复制面，选择面，确定，输入复制份数Z（总齿数）和DYY偏移ANG1（一个齿所对圆心角）。（11）将所有面相加成一个面。（12）将齿面拉伸成体（深度60）。（13）完成齿轮轮幅。前处理器建模新建立体圆柱按尺寸。输入外半径120，内半径50，Z坐标18，42，应用；输入外半径50，内半径30，Z坐标-5，65，确定。（半径：50-120，厚度24）、轮毂（半径：30-50，厚度70）。（14）将所有体相加成一个体。（15）轮幅开孔。（孔心离轮心85，6孔，半径：20）。前处理器建模新建立体圆柱定圆心圆柱，输入圆心坐标85，0，半径20，深60，确定。前处理器建模复制立体，选择小圆柱体，确定，输入复制份数6，DYY偏移角度60度，确定。体与体相减，生成轮幅上的六个小圆孔。（16）开键槽。（1610）将坐标系转换成全局直角坐标系。前处理器建模新建立体块按尺寸，输入X1、X2坐标-8、8；Y1、Y2坐标0、40；Z1、Z2坐标-5、65，确定。布尔操作，将体与体相减，形成键槽。刷新显示，旋转观察模型。4轮盘类零件建模练习3标准渐开线圆柱斜齿轮步骤（1）（9）与前面直齿轮相同。（10）