ansys課程設(shè)計(jì)--機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析

1、<p>　　ANSYS機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　摘要：多連桿機(jī)構(gòu)是拉延類(lèi)機(jī)械壓力機(jī)采用的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)參數(shù)優(yōu)化能夠?qū)崿F(xiàn)拉延過(guò)程中滑塊速度低而平穩(wěn)，快速回程的功能，提高拉延件的質(zhì)量和工作效率。針對(duì)壓力機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中最常用的八連桿機(jī)構(gòu)，應(yīng)用ANSYS/APDL 開(kāi)發(fā)多連桿機(jī)構(gòu)參數(shù)化建模分析和優(yōu)化程序，優(yōu)化前拉延過(guò)程中的速度波動(dòng)很大，優(yōu)化后速度非常平穩(wěn)，滑塊行程及拉延速度皆滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)預(yù)先提出的要求。&

2、lt;/p><p>　　關(guān)鍵詞：參數(shù)化；優(yōu)化；</p><p>　　Multi-linkage mechanism is the main driving mode used in drawing machinery press,through 。parameter optimization it enables the slider low and stable rate in drawin

3、g process, quick backhaul in the phase</p><p>　　of does not work，improve the quality and efficiency of drawing parts. According to the eight bar linkage；mechanism which is most commonly used in the press tra

4、nsmission structure, develop multiparametric</p><p>　　modeling of linkage analysis and optimization program based on ANSYS/APDL, the process drawing speedchange greatly before optimization, after optimizatio

5、n speed very smoothly , the slider itinerary and pull out allthe speed to satisfy the design in advance of the request .</p><p>　　Keyword: Parametric; Optimization; </p><p><b>　　一．問(wèn)題分析求解&

6、lt;/b></p><p>　　1、圖15-2所示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄長(zhǎng)度AB=120mm、連桿長(zhǎng)度BC=300 mm、偏距e=50 mm，曲柄為原動(dòng)件，轉(zhuǎn)速為w=100 r/min，E=2E11,,P=0.3求滑塊3的位移s3、速度v3、加速度a3隨時(shí)間變化情況。</p><p><b>　　二．操作過(guò)程</b></p><p>&

7、lt;b>　　2.1 定義參量</b></p><p>　　拾取菜單Utility Menu→Parameters→Scalar Parameters。在“Selection” 文本框中輸入PI=3.1415926， 單擊“Accept” 按鈕；再在“Selection” 文本框中輸入R=0.12、L=0.3、E=0.05、OMGA1=100、T=60/OMGA1、FI0=ASIN(E/(R+L

8、))、AX=0、AY=0、BX=R*COS(FI0)、BY=-R*SIN(FI0) 、CX=(R+L)*COS(FI0)、CY=-E，單擊“Accept”；最后，對(duì)話(huà)框的“Close”按鈕。</p><p><b>　　2.2創(chuàng)建單元類(lèi)型</b></p><p>　　Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete

9、。單擊“Add”按鈕；選“Combination”，選“Revolute joint 7”， 單擊“Apply” 按鈕；選“Structural Beam”，選“3D elastic 4”, 單擊“Ok” 按鈕；單擊對(duì)話(huà)框的“Close”按鈕。</p><p>　　2.3定義材料特定義材料特性性</p><p>　　拾取菜單Main Menu→Preprocessor→Material P

10、rops→Material Models。在右側(cè)列表中依次雙擊“Structural”、“Linear”、“Elastic”、“Isotropic”，所示的對(duì)話(huà)框，在“EX”文本框中輸入2e11（彈性模量），在“PRXY” 文本框中輸入0.3（泊松比），單擊“Ok” 按鈕；再雙擊右側(cè)列表中“Structural”下“Density”，彈出圖對(duì)話(huà)框，在“DENS”文本框中入1e-14（密度。近似為0，即不考慮各桿的慣性力），單擊“Ok”

11、按鈕。</p><p><b>　　2.4定義實(shí)常數(shù)</b></p><p>　　Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete。彈出的對(duì)話(huà)框，單擊“Add”按鈕，選擇“Type 1 COMBIN7”，單擊“Ok” 按鈕，彈出的對(duì)話(huà)框，在“K1”、“K2”、“K3”、“K4”文本框中分別輸入1E9、1E3、1

12、E3、0，單擊“Ok” 按鈕；返回到所示的對(duì)話(huà)框， 再次單擊“Add”按鈕，彈出圖2-7所示的對(duì)話(huà)框，選擇“Type 2 BEAM4”，單擊“Ok”按鈕，彈出所示的對(duì)話(huà)框，在“AREA”、“IZZ”、“IYY”、“TKZ”、“TKY”文本框中分別輸入4E-4、1.3333E-8、1.3333E-8、0.02、0.02，單擊“Ok” 按鈕；返回到所示的對(duì)話(huà)框，單擊“Close”按鈕。</p><p><b&g

13、t;　　2.5創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)</b></p><p>　　Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Nodes→In Active CS。彈出所示的對(duì)話(huà)框，在“NODE”文本框中輸入1，在“X,Y,Z”中分別輸入AX,AY,0，單擊“Apply” 按鈕；在“NODE”文本框中輸入2，在“X,Y,Z”中分別輸入BX,BY,0，單擊“Apply” 按鈕；在“NODE”文本框中

14、輸入3，在“X,Y,Z”中分別輸入BX,BY,0，單擊“Apply” 按鈕；在“NODE”文本框中輸入4，在“X,Y,Z”中分別輸入CX,CY,0，單擊“Apply” 按鈕；在“NODE”文本框中輸入5，在“X,Y,Z”中分別輸入BX,BY,-1，單擊“Ok” 按鈕。</p><p>　　2.6 指定單元屬性</p><p>　　Main Menu→Preprocessor→Modelin

15、g→Create→Elements→Elem Attributes。彈出圖所示的對(duì)話(huà)框，選擇 “TYPE”為“1 COMBIN7”，選擇 “MAT”為“1”，選擇 “REAL”為“1”，單擊“Ok”。</p><p><b>　　2.7創(chuàng)建鉸鏈單元</b></p><p>　　拾取菜單Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Ele

16、ments→Auto Numbered→Thru Nodes。彈出拾取窗口，在拾取窗口的文本框中輸入2,3,5，單擊“Ok” 按鈕，于是在節(jié)點(diǎn)2和3處（即B點(diǎn)）創(chuàng)建了一個(gè)鉸鏈單元。</p><p><b>　　2.8指定單元屬性</b></p><p>　　拾取菜單Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Elem

17、 Attributes。彈出所示的對(duì)話(huà)框，選擇下拉列表框“TYPE”為“2 BEAM 4”，選擇下拉列表框“MAT”為“1”，選擇下拉列表框“REAL”為“2”，單擊“Ok”按鈕。</p><p><b>　　2.9創(chuàng)建梁?jiǎn)卧?lt;/b></p><p>　　用來(lái)模擬各個(gè)桿，拾取菜單Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elemen

18、ts→Auto Numbered→Thru Nodes。彈出拾取窗口，在拾取窗口的文本框中輸入1,2，單擊“Apply” 按鈕；再在拾取窗口的文本框中輸入3,4，單擊“Ok” 按鈕。于是創(chuàng)建了2個(gè)梁?jiǎn)卧?個(gè)梁?jiǎn)卧葿點(diǎn)處鉸鏈單元連接。</p><p>　　2.10 指定分析類(lèi)型</p><p>　　拾取菜單Main Menu→Solution→Analysis Type→New Anal

19、ysis 。在彈出的“New analysis”對(duì)話(huà)框中，選擇“Type of Analysis”為“Transient”，單擊“Ok” 按鈕，在隨后彈出的“Transient Analysis”對(duì)話(huà)框中，單擊“Ok” 按鈕。</p><p>　　2.11打開(kāi)大變形選項(xiàng)</p><p>　　拾取菜單Main Menu→Solution→Analysis Type→Analysis Opti

20、ons。彈出所示的對(duì)話(huà)框，將“NLGEOM”打開(kāi)，單擊“Ok” 按鈕。</p><p>　　2.12確定載荷步時(shí)間和時(shí)間步長(zhǎng)</p><p>　　拾取菜單Main Menu→Solution→Load Step Opts→Time/Frequenc→Time - Time Step。彈出圖1所示的對(duì)話(huà)框，在 “TIME”文本框中輸入T，在“DELTIM Time Step size”文本框

21、中輸入T/70，選擇“KBC”為“Ramped”，單擊“Ok” 按鈕。</p><p>　　2.13 確定數(shù)據(jù)庫(kù)和結(jié)果文件中包含的內(nèi)容</p><p>　　拾取菜單Main Menu→Solution→Load Step Opts→Output Ctrls→DB/Results File。彈出所示的對(duì)話(huà)框，選擇下拉列表框“Item”為“All Items”，選中“Every substep

22、”, 單擊“Ok” 按鈕。</p><p>　　2.14設(shè)定非線(xiàn)性分析的收斂值</p><p>　　拾取菜單Main Menu→Solution→Load Step Opts→Nonlinear→Convergence Crit。彈出所示的對(duì)話(huà)框，單擊“Replace”按鈕，彈出所示的對(duì)話(huà)框，在“Lab”右側(cè)兩個(gè)列表中分別選擇“Structural”和“Force F”，在“VALUE”

23、文本框中輸入1，在“TOLER”文本框中輸入0.1，單擊“Ok” 按鈕。返回所示的對(duì)話(huà)框，單擊“Add” 按鈕，再次彈出的對(duì)話(huà)框，在“Lab”右側(cè)兩個(gè)列表中分別選擇“Structural”和“Moment M”，在“VALUE”文本框中輸入1，在“TOLER”文本框中輸入0.1，單擊“Ok” 按鈕。最后單擊所示的對(duì)話(huà)框的“Close” 按鈕。</p><p><b>　　2.15 施加約束<

24、/b></p><p>　　拾取菜單Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Nodes。彈出拾取窗口，單擊“Pick All” 按鈕，彈出圖所示的對(duì)話(huà)框，在“Lab2”列表中選擇“UZ”、“ROTX” 、“ROTY”，單擊“Apply” 按鈕；再次彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn)1，單擊“Ok” 按鈕，再次彈出圖所示的對(duì)話(huà)框，在

25、“Lab2”列表中選擇“ROTZ”，在“VALUE”文本框中輸入2*PI，單擊“Apply” 按鈕；再次彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn)1，單擊“Ok” 按鈕，再次彈出所示的對(duì)話(huà)框，在“Lab2”列表中選擇“UX” 、“UY”，在“VALUE”文本框中輸入0，單擊“Apply” 按鈕；再次彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn)4，單擊“Ok” 按鈕，再次彈出圖所示的對(duì)話(huà)框，在“Lab2”列表中選擇 “UY”，在“VALUE”文本框中輸入0，單擊“Ok” 按鈕。&

26、lt;/p><p><b>　　2.16求解</b></p><p>　　拾取菜單Main Menu→Solution→Solve→Current LS。單擊“Solve Current Load Step”對(duì)話(huà)框的“Ok”按鈕。出現(xiàn)“Solution is done!”提示時(shí)，求解結(jié)束，從下一步開(kāi)始，進(jìn)行結(jié)果的查看。</p><p>　　L O

27、A D S T E P O P T I O N S</p><p>　　LOAD STEP NUMBER. . . . . . . . . . . . . . . . 2</p><p>　　TIME AT END OF THE LOAD STEP. . . . . . . . . . 1.6000 </p><p>　　TIME STEP

28、SIZE. . . . . . . . . . . . . . . . . 0.85714E-02</p><p>　　MAXIMUM NUMBER OF EQUILIBRIUM ITERATIONS. . . . 15</p><p>　　STEP CHANGE BOUNDARY CONDITIONS . . . . . . . . NO</p><p&g

29、t;　　TRANSIENT (INERTIA) EFFECTS</p><p>　　TRANSIENT INTEGRATION PARAMETERS</p><p>　　ALPHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.25251 </p><p>　　DELTA. . . . . . . . . . . . . .

30、 . . . . . . 0.50500 </p><p>　　TERMINATE ANALYSIS IF NOT CONVERGED . . . . . .YES (EXIT) </p><p>　　CONVERGENCE CONTROLS</p><p>　　LABEL REFERENCE TOLERANCE NORM MINREF&

31、lt;/p><p>　　F 1.000 0.1000 2 -1.000 </p><p>　　M 1.000 0.1000 2 -1.000 </p><p>　　PRINT OUTPUT CONTROLS . . . . . . . . . . . . .NO PRIN

32、TOUT</p><p>　　DATABASE OUTPUT CONTROLS</p><p>　　ITEM FREQUENCY COMPONENT</p><p>　　ALL ALL </p><p><b>　　2.17 定義變量</b></p>&

33、lt;p>　　拾取菜單Main Menu→TimeHist Postpro→Define Variables。彈出圖所示的對(duì)話(huà)框，單擊“Add”按鈕，彈出圖所示的對(duì)話(huà)框，選擇“Type of Variable”為“Nodal DOF result”，單擊“Ok” 按鈕，彈出拾取窗口，拾取節(jié)點(diǎn)4，單擊“Ok” 按鈕，彈出圖所示的對(duì)話(huà)框，在右側(cè)列表中選擇“UX”，單擊“Ok” 按鈕，返回到圖所示的對(duì)話(huà)框，單擊“Close”按鈕。于是定

34、義了一個(gè)變量2，它可以表示滑塊的位移s3。</p><p>　　2.18 對(duì)變量進(jìn)行數(shù)學(xué)操作</p><p>　　把變量2對(duì)時(shí)間t微分，得到滑塊的速度v3；把速度v3對(duì)時(shí)間t微分，得到滑塊的加速度a3。拾取菜單Main Menu→TimeHist Postpro→Math Operations→Derivative。彈出圖三所示的對(duì)話(huà)框，在“IR”文本框中輸入3，在“IY”文本框中輸入2，

35、在“IX”文本框中輸入1，單擊“Apply” 按鈕；再次彈出圖四所示的對(duì)話(huà)框，在“IR”文本框中輸入4，在“IY”文本框中輸入3，在“IX”文本框中輸入1，單擊“Ok” 按鈕。</p><p>　　經(jīng)過(guò)以上操作，得到兩個(gè)新的變量3和4。其中，變量3是變量2對(duì)變量1的微分，而變量2是位移s，變量1是時(shí)間t（系統(tǒng)設(shè)定），所以，變量3就是角速度v3；同樣可知，變量4就是角加速度a3。</p><p&

36、gt;　　15.3.20 用曲線(xiàn)圖顯示位移、速度和加速度</p><p>　　拾取菜單Main Menu→TimeHist Postpro→Graph Variables。彈出圖五所示的對(duì)話(huà)框，在“NVAR1”文本框中輸入2，單擊“Ok” 按鈕，結(jié)果如圖六所示。再重復(fù)執(zhí)行兩次以上命令，在彈出對(duì)話(huà)框的“NVAR1” 文本框中分別輸入3和4，單擊“Ok” 按鈕，結(jié)果如圖七、圖八所示。</p><p

37、>　　拾取菜單Main Menu→TimeHist Postpro→List Variables。在彈出對(duì)話(huà)框的“NVAR1”和“NVAR2”文本框中分別輸入2，單擊“Ok” 按鈕。在得到的列表中可以看到變量2即位移s3的最大值為0.535376，此值即滑塊的行程H，該值對(duì)應(yīng)的時(shí)間為0.88571 s，此值即空回行程經(jīng)歷的時(shí)間。對(duì)比由機(jī)械原理圖解法得到的結(jié)果，可以看出有限元解是正確的，而且具有相當(dāng)高的精度。</p>

38、<p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　本次論文設(shè)計(jì)結(jié)合了工程力學(xué)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)軟件ANSYS10.0輔助設(shè)計(jì)等理論知識(shí)。將零散的知識(shí)結(jié)合一起，完成了一次具有現(xiàn)實(shí)意義的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到了機(jī)械工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)和專(zhuān)業(yè)基本訓(xùn)練的目的，積累了一定的設(shè)計(jì)理念和經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　基于有限元方法的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)涉及范圍很廣的研究課題，而本文

39、只是對(duì)等機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析做了一些有益的探索和研究。但是仍有許多更廣泛更深度的問(wèn)題需要進(jìn)一步的去研究。</p><p>　　本文主要是以計(jì)算機(jī)軟件ANSYS10.0輔助設(shè)計(jì)為手段，分析出來(lái)只是理論上的結(jié)果，這還需要實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步來(lái)驗(yàn)證。如果考慮到工程上加工制造，為了達(dá)到要求并提高經(jīng)濟(jì)效益，那么本文的設(shè)計(jì)可作為理論上參考。</p><p>　　如今，在企業(yè)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，有限元分析已得到廣泛的應(yīng)

40、用。要使得有限元軟件理論設(shè)計(jì)與各類(lèi)工程生產(chǎn)中的實(shí)際情況更好更完美的結(jié)合應(yīng)用， 仍需要去探索，同時(shí)這也是一個(gè)很值得去研究的方向。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)(5條) </b></p><p>　　1.張勝民 基于有限元軟件ANSYS7.0的結(jié)構(gòu)分析 2003 </

41、p><p>　　2.Yuji Kozaki Electric Power Steering (EPS) 1999(9) </p><p>　　3.黃國(guó)明 用ANSYS運(yùn)動(dòng)分析 2003 </p><p>　　4.張標(biāo)標(biāo).徐志軍.葛蘊(yùn)珊.劉福水.孫業(yè)保 基于A(yíng)NSYS平臺(tái)開(kāi)發(fā)曲軸振動(dòng)分析軟件[期刊論文]-車(chē)輛與動(dòng)力技術(shù) 2001(4) </p><p&