直动尖顶从动件盘型凸轮机构有限元分析【18700字】【优秀机械毕业设计论文】

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关键词：: 尖顶从动件盘型凸轮机构有限元分析优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。45页。18700字左右。
外文翻译一份。

一、主要内容及基本要求
1、了解凸轮机构技术的发展进展，掌握凸轮机构运动的基本原理。
2、总结动态设计方法研究和静力学分析法和瞬态动力学分析的发展状况和发展趋势，在总结前人研究成果的基础上，结合当前的技术发展趋势，采用有限元方法来进行开展研究。
3、阐述学习理论基础，并简要运用静力学分析，瞬态动力学分析分析构件。
4、建立盘型凸轮机构有限元模型，应用有限元法对凸轮静力学分析，从动杆进行瞬态动力学分析，做出静力云图，分析从动件位移变化，加速度变化等重要参数。瞬态动力学分析确定结构稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的任意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。如果惯性力和阻尼作用不重要可用静力学分析代替。

二、重点研究的问题
1、ANSYS的基本操作与功用
2、ANSYS有限元模型的建立
3、ANSYS单元类型的选取与网络划分

4、ANSYS施加载荷和求解
5、了解ANSYS静态分析与瞬态动力学分析方法

三、进度安排

序号各阶段完成的内容完成时间
1 查阅资料 2014年2月下旬
2 开题报告 2014年3月上旬
3 设计 2014年3月中旬
4 分析、验证 2014年3月下旬
5 写出初稿 2014年4月上、中旬
6 修改，写出第二稿 2014年4月下旬
7 写出正式稿 2014年5月中旬
8 答辩 2014年5月下旬
四、应收集的资料及主要参考文献
[1]孙波.毕业设计宝典.西安：西安电子科技大学出版社2008.
[2]潘存云唐进元机械原理长沙：中南大学出版社，2011.
[3]段进倪栋。ANSYS10.0[M]?北京：兵器工业出版社，2006
[4]欧阳周.汪振华毕业论文和毕业设计说明书写作指南.长沙：中南工业大学出版社，1996.
[5]赵韩丁爵曾梁锦华凸轮机构设计北京：高等教育出版社，1993.
[6] 党沙沙许洋张红松ANSYS12.0多物理耦合场有限元分析从入门到精通北京：机械工业出版社， 2010
[7]李皓月周田朋刘相新 ANSYS工程计算应用教程北京：中国铁道出版社，2003
[8]张乐乐谭南林焦风川 ANSYS辅助分析应用基础教程北京：清华大学出版社北京交通大学出版社，，2006
[9]高耀东刘学杰何建霞 ANSYS机械工程应用精华50例（第3版）北京：电子工业出版社，2011
[10] 高耀东刘学杰周可璋 ANSYS机械工程应用精华30例[M] 北京：电子工业出版社，2010

目录
摘要 1
Abstract 2
第一章绪论 3
1.1 ANSYS对产品优化设计的发展概括 3
1.1.1 ANSYS基本概括 3
1.1.2 ANSYS基本用途及组成部分 4
1.1.3 ANSYS软件优势 4
1.2 ANSYS对产品优化设计的应用方法 5
1.2.1 前处理部分 5
1.2.2 后处理部分 6
第二章本课题研究的发展概况 7
2.1 凸轮机构简介 7
2.1.1 凸轮机构的特点及其日常生活中的应用 7
2.1.2凸轮机构世界发展历史 7
2.2 本课题研究内容 8
2.3 ANSYS软件功用及其对本课题研究的意义 8
2.3.1 ANSYS软件应用范围 8
2.3.2 ANSYS软件特点 9
2.3.3 ANSYS软件主要功用 9
2.3.4 ANSYS软件本课题研究内容 10
第三章盘型凸轮机构的凸轮设计及其有限元静力学分析 11
3.1 凸轮的设计 11
3.1.1 凸轮基本尺寸的确定 11
3.1.2 凸轮轮廓曲线设计的基本原理 11
3.1.3 用作图法设计凸轮轮廓曲线 13
3.2凸轮的有限元分析—静力学分析 14
3.2.1静力学分析概述 14
3.2.2分析问题 14
3.2.3分析步骤 15
第四章瞬态动力学分析—凸轮从动件运动分析 19
4.1 瞬态动力学分析概述 19
4.1.1 瞬态动力学分析定义 19
4.1.2 瞬态动力学基本运动方程 19
4.1.3瞬态动力学分析步骤 20
4.2问题描述及解析解 22
4.3顶尖从动件分析步骤 23
总结与展望 35
参考文献 36
致谢 37
附录1 38
附录2 46

直动尖顶从动件盘型凸轮机构有限元分析
● 摘要：凸轮

● 盘型凸轮机构是常用机构应用范围很广，自三十年代以来，人们就在不断研究它，并且研究工作随着新技术，新方法的产生和应用在不断深化，目前低，中速凸轮机构的研究在各方面已经相当完善，成熟。凸轮机构结构简单紧凑，在前言在各种机械中,特别是自动机和自动控制装置中,广泛采用着各种形式的凸轮机构。
本文进行了直动尖底从动件盘形凸轮机构的有限元仿真分析。以一对凸轮机构为实例，建立它的ANSYS仿真模型，通过凸轮静力学分析得出凸轮受力云图及其变形，凸轮从动件运动学分析，得出了其瞬态时的位移和速度曲线，位移和加速度曲线等，为凸轮的优化设计和改进提供了理论依据和设计原则。
当然在分析过程中也存在结果误差，ANSYS分析值与理论值有差异原因可能是：用ANSYS对凸轮机构进行分析时输入的弹性模量、密度、泊松比等相关参数以及网格划分的疏密程度都对分析结果有一定的影响。

关键词：凸轮；运动学分析；ANSYS

Steeple disc cam follower Finite Element Analysis

Abstract:
Cam mechanism is a common 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 compact 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 dish-shaped cam is presented . Taking a certain cam as a example, the analysis model is built in ANSYS and the transient displacement-velocity curve and displacement-acceleration 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, Poisson's ratio and other related parameters and the mesh density has some effect on the analysis results.

Keys words: cam; kinetic analysis; ANSYS

内容简介：: 1 基于有限元法，旋耕机传动齿轮应力分析穆罕默德托帕克库萨特西里克丹妮资耶尔马兹易卜拉欣阿辛琪阿克登尼基大学农学院，安塔利亚，土耳其农业机械部 2008年 8月 12日摘要旋耕机的耕作工具，获取自己的运动由拖拉机动力起飞（被设计为混合土。降低土壤交通在很大程度上与此工具混合土。使用旋耕机是提高我国由于其许多优点。旋耕机结构具有一个齿轮箱，改变运动方向由拖拉机动力输出轴 90度，旋转速度传动齿轮和转子轴放置在水平的土壤混合。有刀片在进入转子轴件和混合土。特别是，在刀片和传动齿轮，变形发生由于高无振动，高功率，土壤的部分影响，使用条件设计制造误差和错误。特别是用于建筑和传动部件的应力分布，为理解好的确定失败的原因。在这项研究中，传动的旋耕机而设计制造的一种本地制造商被建模为三维参数化设计软件和结构应力在根据其工作使用有限元软件模拟了在传动齿轮的分布条件。后仿真结果评价，对齿轮应力分布表明，齿轮工作无故障根据齿轮的材料应力屈服。此外，计算的参考齿轮工作安全系数仿真结果。 2 关键词：旋耕机，应力分析，有限元法 3 1. 引言旋耕机耕作机，适用于农田、果园，在农业。旋耕机有削减巨大的能力，混合土和苗床准备直接制备。此外，旋耕机有更多的混合能力是比犁的七倍。旋耕机是连接到拖拉机三点联动系统，它是由拖拉机动力输出轴驱动（运动的方向改变 90 度，从拖拉机动力输出第二齿轮箱的水平轴。转子轴与第二齿轮箱的运动。旋耕机的元素在其他作用力下由于高无振动，高功率，土壤的部分影响，设计制造错误和错误的使用条件，耕作。因此，不需要的应力在它的元素分布。如果元素不能补偿的操纵力，这些元素变得毫无用处，因为打破或大变形破坏。特别是叶片及传动元件必须耐用于操纵力下。应力分布的预测是非常重要的无故障产生的良好工作的设计和产品设计师和制造商。机的厂家，要为自己的机器，可能的错误，防止使用的材料，具有很高的安全系数，或者他们使用高质量的机械元件。虽然这些措施可以安全，产品的重量和成本的上升。帮助开发的技术和设计软件，集成在新的代计算机，设计变得更加方便和可靠的。设计师可以设计在虚拟屏幕上自己的产品和他们可以利用计算机仿真技术，评价产品的工作条件。今天的三维（ 3D）与有限元法的应用中越来越广泛的建模工业。许多三维建模和有限元的应用实例可以在不同的工程学科（谷内，见1993）。在这项研究中，一种旋耕机传动齿轮火车，这是由本地制造商制造，采用维建模后的程序，进行了模拟研究在利用限元软件传动齿轮火车。旋耕机和第二齿轮箱传动轮系及其三维模型在图 1中给出的。此外，图 2 显示了一个架构，是属于旋耕机传动系统（不同等人。， 2005）。如下图所示架构的运动和动力的传递与拖拉机动力输出万向节连接到第一齿轮箱有 2个螺旋锥齿轮的齿数的 10和 23，然后到第二齿轮箱轴。 4 2。材料和方法传动齿轮根据齿轮传动齿轮的原尺寸模型，然后他们聚集。通过图 3可以看到他们的 3中给出的。开始的应力分析，我们认为，在正常工作条件下工作的齿轮。在耕作，与旋耕机的操作，所需的拖拉机动力输出功率为 40分钟，根据拖拉机动力输出功率和传动比的齿轮，时刻齿轮已经占用。表 1。传动齿轮的值传动齿轮的值齿轮 I 齿轮轮块齿数 - 面宽度 - 轴直径力矩 6 6 6 31 43 38 38 38 38 55 82 55 在模拟中，两种分析各齿轮副齿轮产生（工作条件。分析了已生成的三维，静态和线性向同性材料属性中使用的齿轮材料的模拟和性能的了表 2（库塔， 2003）。装配时，值得注意的是，在接触工作齿轮的齿，配对就在彼此接触条件下的单。因为，实验结果表明，对齿轮的表面发生的最大应力和失效对齿轮接触区和齿根单接触条件（库股， 1993）。表 2。齿轮的材料特性材料 45 弹性模量拉伸强度屈服强度 h 泊松比 - 密度 kg/ 211 700 500 7850 6 和齿轮应力分析齿轮和齿轮组装后，施加边界条件。齿轮矩值法旋转轴方向的网格构造齿轮我在图 4中可以看到。阶（二级）的抛物型固体四面体单元具有四个角节点，六中间节点，六边的高质量的网格划分功能（ 2006）。在啮合操作，共 342160个元素和获得 489339 个节点的包含，总共对于啮合的齿轮 1和齿轮说。在求解过程中，应力分布如图 5所示的了，对齿轮和齿轮为一个结果的最大等效应力（，确定对齿轮工作齿的接触面为我和齿轮工作齿定。 7 轮齿轮应力分析在这一部分中，同样的必要程序，应用应力分析齿轮轮成的网格划分和求解程序。齿轮 I。在啮合操作模型，总共有 326600 个元素 468512总节点啮合齿轮 6）。结果图显示对齿轮齿轮。分析结果表明，最大等效应力发生在接触表面加工齿轮据施加的力矩得到的仿真结果表明，我们是如何工作的分布应力传动齿轮齿。根据仿真结果和齿轮材料的屈服应力，工作安全系数占传动齿轮（表 3）。 8 表 3。传动齿轮的工作安全系数传动齿轮屈服应力产量范围 M 冯米塞斯 M 安全系数。 K = 齿轮 I 500 轮 00 轮 00 。结论在这项研究中，对一种旋耕机，由本地制造商制造的传动齿轮的应力分布进行了模拟。为了这个目的，传动齿轮进行了建模和结构应力分析的产生利用维参数化软件根据仿真结果，以下的信息可以说；轮无故障检测。齿轮工作在正常条件下。和齿轮大等效应力在确定齿轮齿的接触面为工作相同的齿轮工作齿结果 3。在应力分析齿轮大等效应力确定对齿轮工作齿接触面为定了 4。根据模拟结果对齿轮的最大应力，工作安全系数占齿轮齿轮齿轮表 3。使用具有安全系数高的材料要容易应用设计者。但这种方式去过多的成本上升，重量和时间。避免这些结果，仿真技术和计算机软件的使用准备好的设计师，是如此有用的工具和应用程序，以获得时间和制造成本。此外，它是可能增加的素质和能力最佳的机械和工具在农业机械化系统的设计。 9 参考文献耶尔马兹，博士，卡纳克基先生， 2005。一种旋耕机齿轮失效。工程失效分析，12（ 3）： 400 404。 2006软件 2006。库股， 1993。机械元件。科贾埃利大学出版社，第二卷，科贾埃利（土耳其）。库塔， 2003。指导制造商。比尔深出版社，伊斯坦布尔（土耳其）。谷内， D.， 1993。有限元原理方法工程师。（翻译），萨卡里亚大学出版社，卡里亚（土耳其）。奥美资， A.， 2001。园林植物的机械化。阿克登尼基大学出版社：塔利亚，（土耳其）。 10 N F A a 2 008 is of it to is to by of is in of a 0 a as to on to on of of be In of a by a as in a on a to of on to of s of by 11 1. is a is in a to a a 2002). is to of a it is by is 0 TO to by s of of in on If to of or to be to to is so to to of or be of in in of by 3D) so in D be on 1993). 12 In of a by a D D a on D . a is to of et 2005). As in TO to 0 3 of to to 2. 3D to of It be D . we in In 3 TO 9.5 kW TO 40 to TO of . of - - 6 6 6 31 43 38 38 38 38 55 82 55 n on in of s (14 2003). it s in at on on s on 1993). . 45 G M M s - kg/ 211 700 500 7850 I I, I of at of be . to by 2006). 342160 89339 I in I. As a on of Pa on I. 15 I n I II on is I. 26600 68512 I II in ). I II . on II to Pa on of I. us to is on of to of s 16 ). . K = 500 I 500 00 7 3. n on of a by D to be 1. in to of s no on on 2. In I, on of In I Pa on 3. In I on of II Pa on I 4. to on , I II as . To of so to In it is to of in 18 I, D., M., 2005. of a 12(3): 400- 404. 006 2006. İ., 1993. I, 2003. D., 1993. 3, A., 2001. 6, 湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题目：直动尖顶从动件盘型凸轮机构有限元分析专业：机械设计制造及其自动化学号： 2010963004 姓名：陈平浪指导教师：周里群完成日期： 2014 年 5 月 30日湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：直动尖顶从动件盘型凸轮机构有限元分析学号： 2010963004 姓名：陈平浪专业：机械设计制造及其自动化指导教师：周里群系主任：刘伯希一、主要内容及基本要求 1、了解凸轮机构技术的发展进展，掌握凸轮机构运动的基本原理。 2、总结动态设计方法研究和静力学分析法和瞬态动力学分析的发展状况和发展趋势，在总结前人研究成果的基础上，结合当前的技术发展趋势，采用有限元方法来进行开展研究。 3、阐述学习理论基础，并简要运用静力学分析，瞬态动力学分析分析构件。 4、建立盘型凸轮机构有限元模型，应用有限元法对凸轮静力学分析，从动杆进行瞬态动力学分析，做出静力云图，分析从动件位移变化，加速度变化等重要参数。瞬态动力学分析确定结构稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的任意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。如果惯性力和阻尼作用不重要可用静力学分析代替。二、重点研究的问题 1、 2、 3、 4、 5、了解态动力学分析方法三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间 1 查阅资料 2014年 2月下旬 2 开题报告 2014 年 3月上旬 3 设计 2014 年 3月中旬 4 分析、验证 2014年 3月下旬 5 写出初稿 2014年 4月上、中旬 6 修改，写出第二稿 2014年 4月下旬 7 写出正式稿 2014年 5月中旬 8 答辩 2014年 5月下旬四、应收集的资料及主要参考文献 1孙波西安：西安电子科技大学出版社 2008. 2潘存云唐进元机械原理长沙：中南大学出版社， 2011. 3段进倪栋。北京：兵器工业出版社， 2006 4欧阳周长沙：中南工业大学出版社， 1996. 5赵韩丁爵曾梁锦华凸轮机构设计北京：高等教育出版社， 1993. 6 党沙沙许洋张红松北京：机械工业出版社， 2010 7李皓月周田朋刘相新北京：中国铁道出版社， 2003 8张乐乐谭南林焦风川助分析应用基础教程北京：清华大学出版社北京交通大学出版社， 2006 9高耀东刘学杰何建霞 0例（第 3版）北京：电子工业出版社， 2011 10 高耀东刘学杰周可璋械工程应用精华 30 例 M 北京：电子工业出版社， 2010 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）评阅表学号 2010963004 姓名陈平浪专业机械设计制造及其自动化毕业论文（设计）题目：直动尖顶从动件盘型凸轮机构有限元分析评价项目评价内容选题现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；量是否适当；生产、科研、社会等实际相结合。能力合归纳资料的能力；有综合运用知识的能力；究方法和手段的运用能力；论文（设计）质量述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；无观点提炼，综合概括能力如何；无创新之处。综合评价选题符合教学计划要求，具有综合训练的目的，具有文献查阅的能力和计算机应用能力，立记正确，记述充分，分析处理正确，有应用价值，同意进行答辩。评阅人： 2014 年 5 月 30 日湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）鉴定意见学号： 2010963004 姓名：陈平浪专业：机械设计制造及其自动化毕业论文（设计说明书） 54 页图表 27 张论文（设计）题目：直动尖顶从动件盘型凸轮机构有限元分析内容提要：凸轮机构是一种常用机构应用范围很广，自三十年代以来，人们就在不断研究它，并且研究工作随着新技术，新方法的产生和应用在不断深化，目前低，中速凸轮机构的研究在各方面已近相当完善，成熟。凸轮机构结构简单紧凑，在前沿各种机械自动机和自动控制装置中，广泛采用着各种形式的凸轮机构。本文利用行了盘型凸轮机构对其凸轮进行静力学分析，并且对从动件瞬态动力学有线元分析，以一对凸轮机构为实例，建立它的真模型，通过凸轮静力学分析得出凸轮所受应力分布云图及变形，凸轮从动件运动学分析，得出了其瞬态时的位移和速度曲线，位移和加速度曲线等，为凸轮的优化设计和改进提供了理论依据和设计原则。当然在分析过程中也存在结果误差，析值与理论有差异原因可能是：用凸轮机构进行分析时输入的弹性模量、密度、泊松比等相关参数以及网格划分的疏密程度对分析结果都有一定的影响。指导教师评语该生论文对直动尖顶从动件盘型凸轮机构进行设计计算，并建立了有限元模型，对盘型凸轮进行静力学分析，顶尖从动件进行瞬态动力学分析，计算可靠、模型合理、分析清晰准确。同意进行答辩，并建议成绩评为。指导教师：年月日答辩简要情况及评语答辩小组组长：年月日答辩委员会意见答辩委员会主任：年月日目录摘要 . 错误 !未定义书签。 . 2 第一章绪论 . 3 . 3 本概括 . 错误 !未定义书签。本用途及组成部分 . 4 件优势 . 4 . 5 处理部分 . 5 处理部分 . 6 第二章本课题研究的发展概况 . 7 轮机构简介 . 7 轮机构的特点及其日常生活中的应用 . 7 . 7 课题研究内容 . 8 . 8 件应用范围 . 8 件特点 . 9 件主要功用 . 9 件本课题研究内容 . 10 第三章盘型凸轮机构的凸轮设计及其有限元静力学分析 . 11 轮的设计 . 11 轮基本尺寸的确定 . 11 轮轮廓曲线设计的基本原理 . 11 作图法设计凸轮轮廓曲线 . 13 静力学分析 . 14 . 14 . 14 . 15 第四章瞬态动力学分析凸轮从动件运动分析 . 19 态动力学分析概述 . 19 态动力学分析定义 . 19 态动力学基本运动方程 . 19 . 20 . 22 析步骤 . 23 总结与展望 . 35 参考文献 . 36 致谢 . 37 附录 1 . 38 附录 2 . 46 1 直动尖顶从动件盘型凸轮机构有限元分析摘要：凸轮盘型凸轮机构是常用机构应用范围很广，自三十年代以来，人们就在不断研究它，并且研究工作随着新技术，新方法的产生和应用在不断深化，目前低，中速凸轮机构的研究在各方面已经相当完善，成熟。凸轮机构结构简单紧凑，在前言在各种机械中 ,特别是自动机和自动控制装置中 ,广泛采用着各种形式的凸轮机构。本文进行了直动尖底从动件盘形凸轮机构的有限元仿真分析。以一对凸轮机构为实例，建立它的真模型，通过凸轮静力学分析得出凸轮受力云图及其变形，凸轮从动件运动学分析，得出了其瞬态时的位移和速度曲线，位移和加速度曲线等，为凸轮的优化设计和改进提供了理论依据和设计原则。当然在分析过程中也存在结果误差，析值与理论值有差异原因可能是：用凸轮机构进行分析时输入的弹性模量、密度、泊松比等相关参数以及网格划分的疏密程度都对分析结果有一定的影响。关键词：凸轮；运动学分析； 2 is a of is of in of in is is in in in of is in of of of is a as a is of Of in of of of is s on 3 第一章绪论产品分析优化设计的发展概况本概括为有限元领域的大型通用程序，以其多物理场耦合分析的先进技术和理念，在工业领域和研究方向都有广泛而深入的应用。有结构、流体、热电磁及其相互耦合分析的功能。限元分析可以缩短新产品的研发周期，提高新产品质量，大幅度的降低新产品的研发成本，在公司新产品研发中将发挥重要的作用。研发成本低，产品质量优等特点，以往采用多种方案设计，试制不同的样机进行对比，再通过试验去验证的设计方法有待改进，在设计过程中对产品的结构增加限元分析这一环节，有利于缩短产品研发周期，提高产品质量，节约开发成本。限元分析的在各类产品设计中的应用会越来越广泛，对提高产品质量、提高产品设计水平必将起到重要的作用。件基本用途及组成部分件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国发，它能与多数件接口，实现数据的共享和交换，如 I ，是现代产品设计中高级具之一。技术种类有很多，其中包括有限元法 ( 边界元法 ( 有限差分法 ( 。每一种方法各有其应用的领域，而其中有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。 4 软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。件优势软件提供了 100 种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如。对于特定的物理学领域，软件可让用户能更深入地钻研，从而解决更多种类的问题，处理更为复杂的情况。除了，没有哪家工程仿真软件供应商能提供如此深入的技术能力。技术涵盖多个学科领域。不论是需要结构分析、流体、热力、电磁学、显式分析、系统仿真还是数据管理，产品均能为各个行业的企业取得成功助一臂之力。所提供的工程仿真工具的广度和数量上堪称绝无仅有。以真正耦合的方式使用术，开发工程师即可获得符合现实条件的解决方案。综合多物理场场产品组合能使用户利用集成环境中的多个耦合物理场进行仿真与分析。成套产品极具灵活性。不论是为企业中新手还是能手使用；是单套部署还是企业级部署；是首次通过还是复杂分析；是桌面计算、并行计算还是多核计算，这一工程设计的高扩展性均能满足当前与未来的需求。唯一一家能提供客户所需能力水平的仿真软件供应商，而且能随此类需求的发展无限扩展。工程设计与开发可使用多种品、内部开发代码、物料库、第三方求解器、产品数据管理流程等其他工具。与那些刻板、僵化的系统不同，软件具有开放性和适应性特性，能实现高效的工作流程。此外，其产品数据管理可使知识和经验在工作组间与企业内的实现共享。 5 产品分析优化设计的应用方法处理部分实体建模序提供了两种实体建模方法：自顶向下与自底向上。自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块、球、锥和柱。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而 “雕塑出 ”一个实体模型。S 程序提供了完整的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量。序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和删除。自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图元向上构造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关的线、面、体。网格划分序提供了使用便捷、高质量的对型进行网格划分的功能。包括四种网格划分方法：延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分，然后选择合适的单元属性和网格控制，生成映像网格。序的自由网格划分器功能是十分强大的，可对复杂模型直接划分，避免了用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后，用户指示程序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析计算、估计网格的离散误差，直至误差低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。最新版本级别的软件还有，非线性计算功能方面比，能做电磁分析但是做流固耦合最好的软件。 6 施加载荷在，载荷包括边界条件和外部或内部作应力函数，在不同的分析领域中有不同的表征，但基本上可以分为 6 大类：自由度约束、力（集中载荷）、面载荷、体载荷、惯性载荷以及耦合场载荷。 1、自由度约束（ :将给定的自由度用已知量表示。例如在结构分析中约束是指位移和对称边界条件，而在热力学分析中则指的是温度和热通量平行的边界条件。 2、力（集中载荷）（是指施加于模型节点上的集中载荷或者施加于实体模型边界上的载荷。例如结构分析中的力和力矩，热力分析中的热流速度，磁场分析中的电流段。 3、面载荷（ :是指施加于某个面上的分布载荷。例如结构分析中的压力，热力学分析中的对流和热通量。 4、体载荷（ :是指体积或场载荷。例如需要考虑的重力，热力分析中的热生成速度。 5、惯性载荷（ :是指由物体的惯性而引起的载荷。例如重力加速度、角速度、角加速度引起的惯性力。 6、耦合场载荷（ :是一种特殊的载荷，是考虑到一种分析的结果，并将该结果作为另外一个分析的载荷。例如将磁场分析中计算得到的磁力作为结构分析中的力载荷。处理部分序提供两种后处理器：通用后处理器和时间历程后处理器。 1. 通用后处理器也简称为于分析处理整个模型在某个载荷步的某个了步、或者某个结果序列、或者某特定时间或频率下的结果，例如结构静力求解中载荷步 2 的最后个子步的压力、或者瞬态动力学求解中时间等于 6 秒时的位移、速度与加速度等。 2. 时间历程后处理器也简称为于分析处理指定时间范围内模型指定节点上的某结果项随时间或频率的变化情况，例如在瞬态动力学分析中结构某节点上的位移、速度和加速度从 0 秒到 10 秒之间的变化规律。后处理器处理可以处理的数据类型有两种：一是基本数据，是指每个节点求解所得自由度解，对于结构求解为位移张量，其他类型求解还有热求解的温度、磁场求解的磁势等，这些结果项称为节点解；二是派生数据，是指根据基本数据导出的结果数据，通常是计算每个单元的所有节点、所有积分点或质心上的派生数据，所以也称为单元解。不同分析类型有不同的单元解，对于结构求解有应力和应变等，其他如热求解的热梯度和热流量、磁场求解的磁通量等。 7 第二章本课题研究的发展概况轮机构简介轮机构的特点及其日常生活的应用凸轮机构及其技术的应用与发展凸轮机构简介工程中凸轮机构是典型的常用机构之一。几乎所有简单的、复杂的重复性机械动作都可由凸轮机构或者包括凸轮机构的组合机构来实现。凸轮机构在机构化、自动化生产设备中得到极其广泛的应用。在各种机构中凸轮机构具有易于设计和能准确地预测所产生运动的优点可以实现任意给定的位移、速度、加速度等运动规律在工程中得到了广泛的应用。所以在许多机器中如纺织机、包装机、印刷机、压力机、仪器、内燃机、计算机以及农业机具中都可以找到凸轮机构。轮机构在世界上的发展历史在凸轮机构的理论研究方面欧美各国已有很多学者为此做出了巨大的贡献他们发表很多的论文和专著。日本在这方面也有很大发展日本是在第二次世界大战以后致力于发展实用的自动设备特别重视对凸轮机构的研究日本有很多从事凸轮机构研究的专家和专门生产凸轮机构的公司如大缘凸轮公司、三共制作所等。日本在凸轮机构的研究方面取得了很大成就如在机构设计方面致力于寻求凸轮机构的精确解和使凸轮曲线多样化以适应新的要求发展凸轮机构的系统。不仅如此日本学者还特别注重将各方面的研究成果应用到实际产品的开发中去。我国对凸轮机构的应用和研究已有多年历史目前仍在继续扩展和深入。如在应用沈拜航空工业学院硕士学位论文方面我国正在大力发展包装机械、食品机械等自动化设备这些设备中都要用到各种形式的凸轮机构。在研究方面近年来也有相当进展但主要是运动规律、动力学分析与综合、振动、优化设计、凸轮组合机构和等内容。此外我国在凸轮机构的共轭曲面原理、和专家系统等方面也有相当研究。但是与先进国家比较我国对凸轮机构的研究仍有较大差距特别是在加工和产品开发等方面 8 课题研究内容本课题研究的是直动尖顶从动件盘型凸轮机构有限元分析。于直动尖端从动件来说从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件结构最简单，但尖端处易磨损，故只适用于速度较低和传力不大的场合。在总结凸轮机构设计方法研究和凸轮机构研究的发展状况和发展趋势，在总结前人研究成果的基础上，结合当前的技术发展趋势，采用有限元方法来进行开展研究。从而利用行静力学分析及瞬态动力学分析的方法、步骤和过程，并使用解析解对有限元分析结果进行验证。，利用静力学分析凸轮施加载荷后受力情况。并且利用瞬态动力分析时，结构上的载荷呈任意变化时在任意一个载荷步内，约束载荷重新设定并用曲线图显示位移和加速度曲线。件功用及其对本课题研究的意义件应用范围一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型通用有限元软件，广泛应用于水利、铁路、汽车、造船、流体分析等工业领域，可在微机或工作站上运行，能够进行应力分析、热分析、流场分析、电磁场分析等多物理场分析及耦合分析，并且具有强大的前后处理功能。司成立于 1970年，总部设在美国的宾夕法尼亚洲，目前是世界业中最大的公司。其创始人士为匹兹堡大学力学教授、有限元界权威。在 30 多年的发展过程中，断改进提高，功能不断增强，目前，件已形成完善、成熟的三大核心体系：以结构、热力学为核心的系，以计算流体动力学为核心的系，以计算电磁学为核心的系。这三大体系不仅提供域的单场分析技术，各单场分析技术之间还可以形成多物理场耦合分析机制。 9 件特点一个大型通用的商业有限元软件，功能完备的前后处理器使学易用，强大的图形处理能力及得心应手的实用工具使得用户在处理问题时得心应手，奇特的多平台解决方案使用户能够做到物尽其用，能网格和映射网格，分别适合于学者和高级使用者。智能网格、自适应、局部细分、层网格、网格随移、金字塔单元 (六面体与四面体单元的过渡单元 )等多种网格划分工具，帮助用户完成精确的有限元模型。另外，提供了与件专用的数据接口，能实现与件的无缝几何模型传递。这些件有 E、。可以读取式的图形标准文件。此外，具有近 200种单元类型，这些丰富的单元特性能使用户方便而准确地构建出反映实际结构的仿真计算模型。强大的求解器供了对各种物理场的分析，是目前唯一能融结构、热、电磁、流场、声学等为一体的有限元软件。除了常规的线性、非线性结构静力、动力分析之外，还可以解决高度非线性结构的动力分析、结构非线性及非线性屈曲分析。提供的多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置。后处理功能后处理用来观察分析结果。后处理分为通用后处理模块和时间后处理模块两部分。后处理结果可能包括位移温度应力应变速度以及热流等，输出形式可以是图形显示和数据列表两种。提供自动或手动时程计算结果处理的工具。件主要功用件的主要功能件提供了对各种物理场量的分析，是一种能够融结构、热流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，其主要功能包括： 1 结构分析结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。够完成的结构分析有：结构静力分析；结构非线性分析；结构动力学分析；隐式、显示及显示隐式显示耦合求解。 2 热分析热分析用于计算一个系统的温度等热物理量的分布及变化情况。够完成的热分析有：稳态温度场分析；瞬态温度场分析；相变分析；辐射分析。 3 流体动力学分析序的析功能能够进行二维及三维的流体瞬态和稳态动力学分析，其可以完成以下分析：层流、紊流分析；自由对流与强迫对流分析；可压缩流 /不可压缩流分析；亚音速、跨音速、超音速流动分析；多组分流动分析；移动壁面及自由界面分析；牛顿流与非牛顿流体分析；内流和 10 外流分析；分布阻尼和型；热辐射边界条件，管流。 4 电磁场分析序能分析电感、电容、涡流、电场分布、磁力线及能量损失等电磁场问题，也可用于螺线管、发电机、变换器、电解槽等装置的设计与分析。其内容主要包括： 2D、 3D 及轴对称静磁场分析； 2D、 3D 及轴对称时变磁场；交流磁场分析；静电场、场分析； 5 声学分析序能进行声波在含流体介质中的传播的研究，也能分析浸泡在流体中的固体结构的动态特性。其涉及范围包括：声波在容器内的流体介质中传播；声波在固体介质中的传播；水下结构的动力分析；无限表面吸收单元。 6 压电分析用于二维或三维结构对任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。主要研究内容如下：稳态分析、瞬态分析；谐响应分析；瞬态响应分析；交流、直流、时变电载荷或机械载荷分析。 7 多耦合场分析多耦合场分析就是考虑两个或多个物理之间的相互作用。一数据库及多物理场分析并存的特点保证了可方便的进行耦合场分析，允许的耦合类型有以下几种：热应力；磁热、磁结构；流体流动热；流体结构；热电；电磁热流体应力。 8 优化设计优化设计是一种寻找最优设计方案的技术。序提供多种优化方法，包括零阶方法和一阶方法等。对此，供了一系列的分析评估修正的过程。件对本课题研究内容利用件分析凸轮机构的前提条件之下，本文利用结构分析里的静力分析，瞬态动力学分析凸轮机构，静力分析用于静态载荷，用于求解静力载荷作用下的结构的位移和应力等。静力分析包括线性和非线性分析。而非线性分析涉及塑性、应力钢化、大变形、大应变、超弹性、接触面和蠕变。瞬态动力学分析（亦称时间历程分析）是用于确定承受任意的随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。可以用瞬态动力学分析确定结构在稳态载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下的随时间变化的位移、应变、应力及力。载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较重要。如果惯性力和阻尼作用不重要，就可以用静力学分析代替瞬态分析采用一些产品进行优化设计，应用于凸轮机构做有限元分析，从而能更加全面的了解构件，这对凸轮机构及其动力学问题的进一步研究，是长期，持续并有重大意义的工作。 11 第三章凸轮的设计及其有限元静力学分析轮基本尺寸的确定在设计凸轮轮廓曲线时，凸轮的基圆半径等等都假设是给定的，而实际上凸轮机构的基本尺寸是要考虑到机构的受力情况是否良好、动作是否灵活，尺寸是否紧凑等许多因素所确定的。一。凸轮机构中作用力和凸轮机构的压力角（ 1）凸轮机构中的作用力直动尖顶推杆盘型凸轮机构在考虑摩擦时，其凸轮对推杆的作用力括推杆的自重和弹簧压力等） G 的关系为 F=G/ + 1)-(1+2b/L) + 1) （ 2）凸轮机构的压力角凸轮所受正压力的方向（沿凸轮轮廓线在接触点的法线方向）与推杆上作用点的速度方向间的夹的锐角，称为凸轮机构的压力角用表示，在凸轮机构中，压力角是影响凸轮机构受力情况的一个重要参数在其他条件相同的情况下，压力角越大，则作用力果压力角大到使作用力增至无限大时机构将发生自锁，而此时的压力角称为临界压力角 c，即 c=(1+2b/L)- 1 为保证凸轮机构的正常运行，应使其最大压力角生产实际中，为了提高机构效率、改善其受力

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