基于ANSYS／LSDYNA的平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)力分析

1、 題目 基于ls-dyna的平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)力分析 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 目 錄第一章 緒論 11.1平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的來(lái)源及其優(yōu)缺點(diǎn)11.2 本論文的設(shè)計(jì)思路21.3 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)21.4 本論文研究的內(nèi)容2第二章 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的載荷計(jì)算32.1 轉(zhuǎn)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算32.2 主、從動(dòng)件的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算5第三章 凸輪材料屬性及各參數(shù)83.1 凸輪參數(shù)設(shè)置83.2 *vread命令讀取數(shù)據(jù)8第四章 建模及劃分有限元網(wǎng)格114.1 建立工作輪廓曲線114.2 凸輪安裝及整個(gè)模型的建立124.3 定義材料屬性124.4 劃分有

2、限元網(wǎng)格13第五章 施加載荷155.1創(chuàng)建part155.2 定義接觸155.3施加載荷175.4設(shè)置求解選項(xiàng)18第六章 結(jié)果分析 196.1 通用后處理器/post1中滾子的受力分析 196.2 通用后處理器/post1中凸輪的受力分析 216.3 時(shí)間歷程處理器/post26中節(jié)點(diǎn)的受力分析23第七章 結(jié)論 257.1 小結(jié) 25第八章 apdl方式建模及處理268.1 宏程序shuju1.mac 268.2 宏程序yundong.mac 268.3 命令流文件 26致謝 34參考文獻(xiàn) 35英文摘要36基于ls-dyna的平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)力分析賀國(guó)軍 重慶三峽學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院系機(jī)械設(shè)計(jì)

3、制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)2005級(jí) 重慶萬(wàn)州 404000摘要 本文主要論述了平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程，并根據(jù)所選擇的改進(jìn)正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算了凸輪機(jī)構(gòu)的載荷。通過(guò)ansys/ls-dyna有限元分析軟件，完成了ansys/ls-dyna與vb的數(shù)據(jù)接口，成功導(dǎo)入了平行分度凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線的坐標(biāo)值，正確建立了平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的有限元模型，并通過(guò)采用ansys/ls-dyna軟件中的參數(shù)模塊，將從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和載荷分別計(jì)算得出具體的數(shù)值并繪制成曲線圖。本文采用通用有限元分析的方法，對(duì)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了正確的有限元分析，并采用post1和post26兩個(gè)后處理器對(duì)有限元分析結(jié)果進(jìn)行了定點(diǎn)定位的分

4、析，得出了平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的最大應(yīng)力狀態(tài)和最大應(yīng)力值。此外，本文通過(guò)兩種方式建模和分析，重點(diǎn)介紹了gui方式的分析過(guò)程和方法，簡(jiǎn)要闡述了apdl方式建模和分析，并給出了相應(yīng)的分析命令流文件。通過(guò)ansys/ls-dyna的分析，得出平行分度凸輪機(jī)構(gòu)接觸強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)在凸輪輪廓面，最大應(yīng)力出現(xiàn)在凸輪輪廓面的棱邊上；用ansys/ls-dyna對(duì)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，為平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供了理論參考；采用apdl建模，實(shí)現(xiàn)了以更改凸輪基本參數(shù)而任意更改凸輪大小和以更換vb數(shù)據(jù)源而任意設(shè)計(jì)凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律的模塊化建模，大大提高了分析的效率。關(guān)鍵詞：平行凸輪機(jī)構(gòu) apdl參數(shù)建模 應(yīng)力分

5、析 數(shù)組 曲線載荷 函數(shù)加載2009屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒論1.1平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的來(lái)源及其優(yōu)缺點(diǎn)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)，如圖1-1所示，最早誕生于美國(guó)，1961年美國(guó)第一次公布了外接平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的專(zhuān)利，隨后由美國(guó)商業(yè)凸輪公司（commercial cam and machine co.）和菲固索公司（ferguson machine co.）試制。上世紀(jì)七十年代初，日本著名機(jī)構(gòu)學(xué)家牧野洋教授研究并發(fā)表了關(guān)于外接平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的論文，并編入自動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)學(xué)一書(shū)。1979年前后，他又同前田隆發(fā)表了關(guān)于內(nèi)接和直動(dòng)式平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的研究論文。同時(shí)日本的東芝精機(jī)、大塚

6、、三共、椿本等凸輪專(zhuān)業(yè)公司紛紛投入外接、內(nèi)接和直動(dòng)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的系列化生產(chǎn)。從1983年起，西北輕工業(yè)學(xué)院的彭國(guó)勛開(kāi)始研究平行分度凸輪機(jī)構(gòu)，目前該機(jī)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用還比較少(特別在數(shù)控刀架上)，而日本、韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣的數(shù)控車(chē)床刀架，普遍采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，用平行共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度和預(yù)定位。圖1-1 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)是使從動(dòng)件作預(yù)期規(guī)律運(yùn)動(dòng)的高副機(jī)構(gòu)，其主要的優(yōu)點(diǎn)是：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以任意擬定，只要設(shè)計(jì)了相應(yīng)的凸輪輪廓曲線，就可以使從動(dòng)件按擬定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，此外，與圓柱凸輪機(jī)構(gòu)相比，它具有輸入輸出軸平行、剛性好、分度數(shù)多、分度精度高、傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、易于制造等優(yōu)點(diǎn)，既

7、可以采用內(nèi)嚙合，也可以采用外嚙合，與齒輪傳動(dòng)配合可產(chǎn)生多種形式的傳動(dòng)方案，滿(mǎn)足多種應(yīng)用場(chǎng)合的使用要求。其主要的缺點(diǎn)是：設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜，設(shè)計(jì)質(zhì)量不易保證，在凸輪接觸處難以保證良好的潤(rùn)滑，凸輪葉片和滾子容易磨損，壽命不長(zhǎng)，不能有過(guò)大的傳動(dòng)力，高速凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性較為復(fù)雜，難以計(jì)算等等。鑒于此，為保證凸輪良好的傳動(dòng)性能，更加廣泛的為各行各業(yè)服務(wù)，這就需要根據(jù)實(shí)際工況需求對(duì)凸輪工作輪廓曲線進(jìn)行精確設(shè)計(jì)，以及準(zhǔn)確的受力分析和壽命分析，來(lái)對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合考慮。1.2 本論文的設(shè)計(jì)思路平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的工作輪廓曲線的設(shè)計(jì)，必須滿(mǎn)足精確的轉(zhuǎn)位停歇轉(zhuǎn)位工程需要，且轉(zhuǎn)盤(pán)在轉(zhuǎn)位的過(guò)程中具有一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所

8、以凸輪工作輪廓曲線的精確設(shè)計(jì)是相當(dāng)重要的。本文采用vb 軟件計(jì)算的構(gòu)成凸輪輪廓曲線的各動(dòng)態(tài)點(diǎn)的坐標(biāo)值，在ansys/ls-dyna的前處理器中分別采用gui鼠標(biāo)操作和apdl參數(shù)化兩種方式進(jìn)行建模及受力分析。ls-dyna軟件最早是由美國(guó)john hallquist發(fā)布的，直到ansys公司購(gòu)買(mǎi)了ls-dyna的使用權(quán)，才形成了ansys/ls-dyna產(chǎn)品，ansys/ls-dyna繼承了ansys中強(qiáng)大的建模功能，尤其近幾年來(lái)，apdl的開(kāi)發(fā)已相當(dāng)成熟，在前處理的建模過(guò)程中，極為方便，大大提高了設(shè)計(jì)效率。1.3 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于食品機(jī)械、填充機(jī)械、藥品機(jī)械

9、、封罐封蓋機(jī)械、灌裝機(jī)械、輸送機(jī)構(gòu)、沖床自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、玻璃機(jī)械、陶瓷機(jī)械、煙草機(jī)械、化工機(jī)械、電子設(shè)備，數(shù)控機(jī)床加工中心，旋轉(zhuǎn)定位及直線定位間歇機(jī)構(gòu)中。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為人們提供了極大的方便，為人們的設(shè)計(jì)工作節(jié)省了大量的時(shí)間，凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)達(dá)到了相當(dāng)精確的地步，凸輪的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是平行分度凸輪的應(yīng)用更為人們所追崇，這是因?yàn)槠叫蟹侄韧馆啓C(jī)構(gòu)，占據(jù)空間較小，具有多用性和靈活性，且能滿(mǎn)足用戶(hù)的任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此隨著凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)精度的提高和有限元分析軟件對(duì)凸輪的受力分析、壽命分析的深入，平行分度凸輪機(jī)構(gòu)將向高精度，高承載能力，高適用性能等方向發(fā)展。1.4 本論文研究的內(nèi)容在進(jìn)行

10、平行分度凸輪機(jī)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，如果用赫茲理論校核滾子和凸輪輪廓面間的接觸強(qiáng)度，存在下述的困難：其一凸輪輪廓曲線的曲率半徑計(jì)算十分復(fù)雜，其二凸輪在哪個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)接觸應(yīng)力最大難以確定，再就是當(dāng)平行分度凸輪與超過(guò)兩個(gè)滾子同時(shí)接觸時(shí)，屬超靜定問(wèn)題，計(jì)算滾子與平行分度凸輪在接觸處的法向力非常困難。鑒于此，本文通過(guò)利用ansys/ls-dyna軟件，建立了改進(jìn)正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的平行分度凸輪機(jī)構(gòu)模型，并采用通用有限元的分析思路，對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了劃分網(wǎng)格、加載、求解、post1通用后處理器和post26時(shí)間歷程后處理器對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，為其他凸輪機(jī)構(gòu)模型的建立和有限元分析，提供了良好的思路和方法。通過(guò)本論文

11、的研究，將提高平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)精度。通過(guò)對(duì)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的有限元分析，確定平行分度凸輪機(jī)構(gòu)在實(shí)際工況下的受力情況，達(dá)到定量計(jì)算和評(píng)價(jià)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的壽命和接觸強(qiáng)度，改進(jìn)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的目的。第二章 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的載荷計(jì)算凸輪機(jī)構(gòu)的工作條件分為三類(lèi)：低速輕載、中速中載、高速重載或靠模凸輪，不同的工作條件需要選用不同的材料，而不同的材料所能承受的壓力、沖擊載荷是不一樣的，所以在設(shè)計(jì)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，要先選好平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律根據(jù)實(shí)際情況而定，常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：等速、等加速、等減速、余弦加速度、正弦加速度、改進(jìn)正弦加速度、改進(jìn)梯形加速度等。本文以從

12、動(dòng)件作改進(jìn)正弦加速度規(guī)律運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象。2.1 轉(zhuǎn)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算改進(jìn)正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律在工程上應(yīng)用得較為廣泛，為了設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用性，在此選取改進(jìn)正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，凸輪轉(zhuǎn)速為n=100轉(zhuǎn)/分,合n=弧度/s，凸輪在工作的一個(gè)周期內(nèi)保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)在前半周期內(nèi)按照改進(jìn)的正弦加速度規(guī)律運(yùn)動(dòng)，在后半周期內(nèi)停歇，以便工作臺(tái)的動(dòng)作，如此循環(huán)往復(fù)以達(dá)到凸輪機(jī)構(gòu)的實(shí)際工況要求。在一個(gè)周期內(nèi)研究凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即分度期時(shí)間為 （2-1）停歇期時(shí)間為 （2-2）其中：凸輪角速度為，轉(zhuǎn)盤(pán)分度期轉(zhuǎn)位角，凸輪轉(zhuǎn)角=·t, 為轉(zhuǎn)盤(pán)角位移，為轉(zhuǎn)盤(pán)角速度，為轉(zhuǎn)盤(pán)角加速度，計(jì)算如下：轉(zhuǎn)盤(pán)分度期角位移： t0，) （

13、2-3） t，) （2-4） t， （2-5）轉(zhuǎn)盤(pán)角速度： t0，) （2-6） t，) （2-7） t， （2-8）轉(zhuǎn)盤(pán)角加速度： t0，) （2-9） t，) （2-10） t， （2-11）ansys/ls-dyna前處理器模塊中的函數(shù)編輯器提供了強(qiáng)大的計(jì)算功能，可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜函數(shù)、矩陣的計(jì)算并輸出數(shù)組、數(shù)據(jù)和線形圖，利用函數(shù)編輯器對(duì)凸輪的角速度、角加速度進(jìn)行計(jì)算并繪制曲線如圖2-1、圖2-2：圖2-1 轉(zhuǎn)盤(pán)角速度圖2-2 轉(zhuǎn)盤(pán)角加速度2.2 主、從動(dòng)件的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算 凸輪和轉(zhuǎn)盤(pán)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，分別受驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和阻力轉(zhuǎn)矩，由于轉(zhuǎn)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的復(fù)雜性和不規(guī)則性，使得驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨著時(shí)間的變化而不斷

14、變化，這對(duì)凸輪的性能有較高的要求。根據(jù)凸輪和轉(zhuǎn)盤(pán)所受驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和阻力矩公式計(jì)算：轉(zhuǎn)盤(pán)阻力矩取 凸輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 （2-12）式（2-12）中，為轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，為轉(zhuǎn)盤(pán)的角加速度，為轉(zhuǎn)盤(pán)角速度，為凸輪角速度，在以上已計(jì)算。采用函數(shù)編輯器來(lái)運(yùn)算并繪制凸輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，如圖2-3：圖2-3 凸輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，創(chuàng)建四個(gè)數(shù)組：時(shí)間數(shù)組(time）,主轉(zhuǎn)速數(shù)組(zzhuansu)，主轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)組(zzhuanju)，阻力轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)組(czhuanju)，并將計(jì)算結(jié)果分別讀入此四個(gè)數(shù)組，以便施加載荷。注意在定義數(shù)組時(shí)，時(shí)間數(shù)組要與其他數(shù)組的行數(shù)列數(shù)要保持一致。轉(zhuǎn)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線是由三條分段曲線組成，為了提高

15、曲線插值精度，把每條曲線分成20個(gè)時(shí)間段，加上起始時(shí)間段和終止時(shí)間段，共62個(gè)時(shí)間段，在每個(gè)時(shí)間段通過(guò)函數(shù)編輯器計(jì)算輸出數(shù)值，并分別存放在time.txt，zzhuansu.txt，zzhuanju.txt，czhuanju.txt,四個(gè)文本文檔中，以便ansys讀取。綜上所述，在定義數(shù)組時(shí)，需要定義四個(gè)1列62行數(shù)組，按鈕、，添加zzhuansu數(shù)組，設(shè)置內(nèi)容如圖2-4，apply后，用同樣的方法定義其他三個(gè)數(shù)組。 圖2-4 定義zzhuansu數(shù)組然后讀取數(shù)據(jù)，在按鈕、下，讀取數(shù)據(jù)，彈出如圖2-5示圖，設(shè)置如圖，用同樣的方法讀取其他三個(gè)數(shù)組數(shù)據(jù)。圖2-5 讀取主轉(zhuǎn)速 數(shù)據(jù)注意，數(shù)組與數(shù)據(jù)源

16、的格式要保持一致，即均為1列62行，（1f12.9）是表示讀取數(shù)據(jù)的格式，不能省略或填寫(xiě)錯(cuò)誤，否則將不能讀取數(shù)據(jù)或讀取的數(shù)據(jù)將不正確。第三章 凸輪材料屬性及各參數(shù)根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)確定滿(mǎn)足工況需要的材料，在ansys/ls-dyna中，對(duì)不同的材料，是通過(guò)定義不同的彈性模量、泊松比、密度等參數(shù)來(lái)表征的。在選擇材料時(shí)應(yīng)注意：相同金屬材料比不同金屬材料的粘著傾向大，單相材料、塑性材料比多相材料、脆性材料的粘著傾向大。禁忌的材料匹配是：非淬硬鋼-青銅、非淬硬鋼、尼龍及積層熱壓樹(shù)脂；淬硬鋼-硬青銅；淬硬鎳鋼-淬硬鎳鋼。3.1 凸輪參數(shù)設(shè)置由于數(shù)據(jù)均從vb中獲得，所以為了建模的方便，本文一律采用國(guó)際

17、單位制?？紤]到凸輪的適用環(huán)境，凸輪選合金結(jié)構(gòu)鋼，彈性模量e取pa，泊松比v取0.28,密度dens取7850 ，從動(dòng)件選碳素工具鋼，彈性模量e取 pa，泊松比v取0.25,密度dens取7850。 具體的凸輪參數(shù)見(jiàn)表3-1：名稱(chēng)代號(hào)值單位 名稱(chēng)代號(hào)值單位 中心距c0.1m轉(zhuǎn)盤(pán)厚度a10.015m凸輪轉(zhuǎn)速n100轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)盤(pán)節(jié)圓半徑rp0.046m分度轉(zhuǎn)位i4個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)半徑rz1rp+0.012m凸輪頭數(shù)h2個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)中心半徑rz20.02m滾子總數(shù)zh*i個(gè)凸輪總長(zhǎng)ht0.09m滾子半徑r0.01m凸輪軸外半徑hr10.035m滾子高度b2*rm凸輪軸半徑hrrz2m凸輪分度轉(zhuǎn)角cf180度單片凸輪厚度

18、hl0.015m最大壓力角amax50.4786度凸輪葉片間距離hh0.035m安裝相位角cp145.973度數(shù)據(jù)行數(shù)hs181行 表3-1 平行分度凸輪各參數(shù)本文采用gui方式和apdl方式兩種方式來(lái)完成整個(gè)模型的建立和分析，用戶(hù)可以根據(jù)任何需要而任意更改上表中的任何值，從而改變凸輪的尺寸大小和基本參數(shù)，這對(duì)今后類(lèi)似的凸輪建模提供了極大的方便，節(jié)省了大量的重復(fù)建模時(shí)間，且便于同業(yè)人士之間的交流和相互提高。打開(kāi)ansys/ls-dyna程序，在按鈕下，分別定義表3-1中的參數(shù)。3.2 *vread命令讀取數(shù)據(jù)從vb中得到的是一系列構(gòu)成凸輪輪廓曲線的坐標(biāo)值，在ansys中只有通過(guò)讀取數(shù)據(jù)的方式獲

19、得這些值，ansys中的參數(shù)模塊對(duì)數(shù)組定義及數(shù)據(jù)的讀取提供了非常方便快捷的方法，而且效率很高。此處用命令*dim定義數(shù)組，用*vread命令讀取數(shù)據(jù)，大致方法是：根據(jù)數(shù)據(jù)源（此處vb計(jì)算得出的數(shù)據(jù)以文本文檔的格式保存，如 shuju.txt）的數(shù)量及規(guī)格，通過(guò)*dim（或相應(yīng)的gui方式，在按鈕下進(jìn)行）定義與之一一對(duì)應(yīng)的數(shù)組，然后通過(guò)*vread命令讀入，完整的apdl命令如下：*dim，xx,181,8 ！在ansys程序中，定義空白數(shù)組。*vread,xx(1,1),shuju,txt,ijk,8,181 ！從外部文件（vb得到的數(shù)據(jù)文件）中讀取數(shù)據(jù)。(8f30.5)其中，(8f30.5)

20、必須得有，括弧中8代表數(shù)組列數(shù)，f代表浮點(diǎn)數(shù)，30代表數(shù)據(jù)源中每個(gè)數(shù)據(jù)的寬度，5代表小數(shù)位數(shù)，*vread不能直接在命令窗口中執(zhí)行，只能通過(guò)創(chuàng)建宏或嵌套宏的方式執(zhí)行。因?yàn)関b中的數(shù)據(jù)是以mm為單位，所以需要將其換成m,通過(guò)以下命令流實(shí)現(xiàn)：*dim,xx2,181,8*do,i,1,181*do,ii,1,8xx2(i,ii)=xx(i,ii)/1000*enddo*enddo 轉(zhuǎn)換過(guò)程的結(jié)果示意圖，圖3-2，圖3-3：圖3-2 讀取數(shù)據(jù)后的結(jié)果圖3-3 數(shù)據(jù)換算后的結(jié)果至此，材料屬性定義、參數(shù)定義、數(shù)據(jù)讀取完成。第四章 建模及劃分有限元網(wǎng)格平行分度凸輪機(jī)構(gòu)由工作臺(tái)、凸輪葉片、凸輪軸、轉(zhuǎn)盤(pán)和滾子

21、組成，為了簡(jiǎn)化模型，降低計(jì)算時(shí)間，本文中不考慮工作臺(tái)，把凸輪葉片和凸輪軸通過(guò)布爾運(yùn)算成一個(gè)整體，把轉(zhuǎn)盤(pán)和滾子通過(guò)布爾運(yùn)算成一個(gè)整體。4.1 建立工作輪廓曲線讀取完畢后，就可利用這組數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建凸輪的工作輪廓曲線，總的來(lái)說(shuō)，ansys的建模功能是不強(qiáng)大的，但通過(guò)apdl的方式建模卻可提高精度和建模效率。繪制凸輪的工作輪廓曲線主要用到的命令是*do（循環(huán)指令）和k（描關(guān)鍵點(diǎn)指令），bsplin（畫(huà)樣條曲線指令）三個(gè)指令的結(jié)合，具體如下：*do,j,0,hs-1,1 !此處表示循環(huán)181次k,1+j,xx2(1+j,1),-xx2(1+j,2) ! xx2為換算后的數(shù)組*enddoksel,1,hsb

22、splin,all ! 畫(huà)樣條曲線，構(gòu)建與1號(hào)滾子接觸的輪廓曲線，如圖4-1， lplot 用同樣的方法畫(huà)與2號(hào)滾子接觸的工作輪廓曲線圖4-2，然后構(gòu)建凸輪基圓，刪去多余的線條即可得到凸輪工作輪廓曲線如圖4-3： 圖4-1 部分工作輪廓曲線 圖4-2 部分工作輪廓曲線 圖4-3 工作輪廓曲線畫(huà)好輪廓曲線后，按鈕，選中工作輪廓曲線，由線生成面，然后拉伸，結(jié)果分別如圖4-4，圖4-5。 圖4-4由線生成面 圖4-5 由面生成體4.2 凸輪安裝及整個(gè)模型的建立凸輪的安裝角為：由安裝相位角cp=145.973，計(jì)算凸輪鏡像角度，在第三象限中建立一個(gè)與y軸成該角度的工作平面，鏡像凸輪即可得另一片凸輪，然

23、后繪制凸輪軸，轉(zhuǎn)盤(pán)和滾子，最后通過(guò)布爾運(yùn)算即得整個(gè)凸輪模型。由于剛建立好的平行分度凸輪機(jī)構(gòu)不是在初始接觸位置，所以還需要根據(jù)凸輪的參數(shù)，通過(guò)公式 d=180-cp-arcsin(rp·sin/)= 17.0213315 （2-13）計(jì)算凸輪需旋轉(zhuǎn)的角度。（2-13）中，d為凸輪旋轉(zhuǎn)的角度，cp為安裝相位角，rp轉(zhuǎn)盤(pán)節(jié)圓半徑，為轉(zhuǎn)盤(pán)的基準(zhǔn)起始位置角，為凸輪的基準(zhǔn)起始向徑。算得凸輪旋轉(zhuǎn)角度d后，將其旋轉(zhuǎn)到初始接觸位置，最終建立平行分度凸輪機(jī)構(gòu)，如圖4-6： 圖4-6 ansys建立的平行分度凸輪機(jī)構(gòu)4.3 定義材料屬性在ansys/ls-dyna有限元分析中，選用solid164單元，該

24、單元是由8節(jié)點(diǎn)組成的單元，具有x、y、z三個(gè)方向的平移自由度，但solid164單元不具有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，為了模擬凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在此引入具有6個(gè)自由度的shell163殼單元，對(duì) shell163單元，單元為均勻厚度，定義節(jié)點(diǎn) 1處的殼厚為0.1，選擇 s/rco-rotational hughes-liu面內(nèi)多積分點(diǎn)改進(jìn)型單元算法，以消除某種沙漏模態(tài)。在定義材料屬性時(shí)，將材料3，材料4（即由shell163組成的單元）定義為剛性體，并約束剛性體x、y、z三個(gè)方向的平移自由度和rotx、roty繞兩個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)自由度。這是因?yàn)楸欢x為剛性體的單元可以大大縮短有限元分析時(shí)間，在定義剛性體后，剛性體的

25、材料性質(zhì)都集中在單元的質(zhì)心上，在施加轉(zhuǎn)動(dòng)載荷時(shí)，直接施加在剛體的質(zhì)心上，使剛體繞質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，即將凸輪中心面和轉(zhuǎn)盤(pán)中心面定義為剛體，并對(duì)其進(jìn)行約束和施加載荷后，轉(zhuǎn)盤(pán)和凸輪分別繞自己的中心軸線旋轉(zhuǎn)。在按鈕： 下，定義單元類(lèi)型1，solid164；單元類(lèi)型2，solid 164；單元類(lèi)型3，shell163；單元類(lèi)型4，shell 163。然后更改shell 163單元的關(guān)鍵字，選擇 s/rco-rotational hughes-liu面內(nèi)多積分點(diǎn)。在按鈕下，定義實(shí)常數(shù)1、2，設(shè)置shell163單元節(jié)點(diǎn)1處的厚度為0.1。在按鈕下，定義材料屬性：材料號(hào)1為凸輪，材料號(hào)2為轉(zhuǎn)盤(pán)，材料號(hào)3為凸輪內(nèi)圈表

26、面，材料號(hào)4為轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)圈表面，其中設(shè)置材料號(hào)3，4為剛體，并約束其x、y、z、rotx、roty方向的自由度。4.4 劃分有限元網(wǎng)格在ansys/ls-dyna中，有限元模型的大小決定了計(jì)算時(shí)間，隨著模型自由度的增加，計(jì)算時(shí)間加大，所以要盡量避免結(jié)構(gòu)中的一個(gè)小單元而使得整體計(jì)算時(shí)間增長(zhǎng)，為了滿(mǎn)足足夠的計(jì)算精度，同時(shí)又考慮到計(jì)算機(jī)時(shí)間，由于凸輪機(jī)構(gòu)的不規(guī)則性導(dǎo)致了掃掠劃分網(wǎng)格的困難，故采用部分自由劃分網(wǎng)格的方式：接觸區(qū)和整個(gè)凸輪采用掃掠劃分網(wǎng)格，其他部分采用自由劃分網(wǎng)格。劃分網(wǎng)格具體步驟如下：在主菜單下，點(diǎn)擊，在彈出的圖4-7中，設(shè)置如圖，點(diǎn)擊ok后，選中凸輪和凸輪軸，點(diǎn)擊，在彈出的圖4-8中，選

27、擇相應(yīng)的材料號(hào)1，單元類(lèi)型1，實(shí)常數(shù)1，單元所在坐標(biāo)系，設(shè)置整體單元尺寸大小為0.006，掃略劃分網(wǎng)格。圖4-8 設(shè)置換分網(wǎng)格參數(shù)圖4-7 選擇凸輪實(shí)體 用同樣的方法，選中轉(zhuǎn)盤(pán)上在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中可能與凸輪接觸的四個(gè)滾子，選擇相應(yīng)的材料號(hào)2，單元類(lèi)型2，實(shí)常數(shù)2，單元所在坐標(biāo)系，掃略劃分網(wǎng)格；設(shè)置整體單元尺寸大小為0.012，選中剩余的實(shí)體，選擇相應(yīng)的材料號(hào)2，單元類(lèi)型2，實(shí)常數(shù)2，單元所在坐標(biāo)系，劃分網(wǎng)格；之后，劃分凸輪剛體單元，選中凸輪軸內(nèi)圈表面，選擇相應(yīng)的材料號(hào)3，單元類(lèi)型3，實(shí)常數(shù)1，單元所在坐標(biāo)系，劃分網(wǎng)格；最后，劃分轉(zhuǎn)盤(pán)剛體單元，選中轉(zhuǎn)盤(pán)內(nèi)圈表面，選擇相應(yīng)的材料號(hào)4，單元類(lèi)型4，實(shí)常數(shù)2

28、，單元所在坐標(biāo)系，劃分網(wǎng)格。最后獲得完整的有限元模型如圖4-9。圖4-9 劃分網(wǎng)格后的有限元模型第五章 施加載荷平行分度凸輪在實(shí)際工作中，凸輪作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)作改進(jìn)正弦加速度運(yùn)動(dòng)?？紤]到凸輪對(duì)滾子的壓力較大，沖擊載荷也一直處在變化之中，所以，需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率滿(mǎn)足一定的要求，并避免電機(jī)的震動(dòng)而引起的凸輪瞬時(shí)載荷過(guò)大，對(duì)凸輪造成損壞。5.1 創(chuàng)建part在ansys/ls-dyna中，不同的體是通過(guò)不同的part來(lái)界定的，即把具有相同的材料屬性、單元類(lèi)型和實(shí)常數(shù)的一組單元（或稱(chēng)為單元組）定義為具有唯一編號(hào)的part，根據(jù)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)的需要，共定義四個(gè)part,將前述的材料號(hào)1、2、3、4劃分的四組單

29、元分別定義為part1、part2、part3、part4，其中，不同的part具有不同的屬性。在按鈕下，選擇，創(chuàng)建四個(gè)part,如圖5-1。 圖5-1 創(chuàng)建四個(gè)part5.2 定義接觸在ansys/ls-dyna中沒(méi)有接觸單元，而是通過(guò)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可能接觸的part，在他們之間建立接觸，ansys/ls-dyna中提供了18種接觸類(lèi)型供用戶(hù)選擇，用戶(hù)只需根據(jù)具體的工程需要來(lái)設(shè)置相關(guān)參數(shù)，滿(mǎn)足實(shí)際要求。在定義接觸時(shí)，選擇接觸面和目標(biāo)面為凸輪part1和轉(zhuǎn)盤(pán)part2，選用面-面（sts）接觸，接觸算法用罰函數(shù)法。并設(shè)置參數(shù)為：靜摩擦系數(shù)為0.1，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1，指數(shù)衰減系數(shù)為0，粘性系數(shù)為

30、0，臨界粘性阻尼系數(shù)為0，接觸時(shí)間在0-10000000s之間，接觸剛度為0.1，其他均采用默認(rèn)設(shè)置。在按鈕、下，彈出圖5-2的圖，設(shè)置如圖參數(shù)后，點(diǎn)擊ok，在彈出的窗口中，選擇part1,part2,即可定義接觸。然后點(diǎn)擊按鈕，彈出如圖5-3示圖片，所有的接觸控制參數(shù)均采用默認(rèn)值。 圖5-2 定義接觸參數(shù)圖5-3 設(shè)置接觸控制參數(shù)5.3 施加載荷在實(shí)際工程中，凸輪在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中撥動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)周期性的轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪以固定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，受變化的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而轉(zhuǎn)盤(pán)則以改進(jìn)正弦加速運(yùn)動(dòng)，受變化的阻力轉(zhuǎn)矩，在前面已經(jīng)介紹如何約束和加載，并計(jì)算出了具體的數(shù)值。此處用上述定義的四個(gè)數(shù)組，分別對(duì)凸輪施加角速度和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩

31、，對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)施加阻力轉(zhuǎn)矩。施加載荷的方法如下：前面已經(jīng)定義了四個(gè)數(shù)組，并讀入了相應(yīng)的數(shù)據(jù)值，所以此處直接調(diào)用數(shù)組即可，按鈕，彈出如圖5-4所示，在此框中首先對(duì)凸輪加載主轉(zhuǎn)矩，具體設(shè)置如圖，然后apply，用同樣的方法加載凸輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)盤(pán)阻力轉(zhuǎn)矩。圖5-4 給凸輪內(nèi)圈表面（即part3,剛體）加載轉(zhuǎn)速5.4 設(shè)置求解選項(xiàng)凸輪在0.6s內(nèi)，完成一周的轉(zhuǎn)動(dòng)，在0.3s內(nèi)完成一個(gè)分度，而凸輪與轉(zhuǎn)盤(pán)的主要受力情況是在分度的0.3s內(nèi)發(fā)生，理論上講，計(jì)算時(shí)間應(yīng)設(shè)置為略大于0.3s，因?yàn)椋偃缬?jì)算時(shí)間為0.3s,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算到0.3s的后一兩步，但為了減少整體計(jì)算時(shí)間，這里取0.3s，結(jié)果輸出文件.rst的

32、輸出步數(shù)為 100步，時(shí)間歷程文件.his的輸出步數(shù)為100步。在按鈕，下，設(shè)置計(jì)算時(shí)間0.3s，時(shí)間步長(zhǎng)0.9，在按鈕下，選擇輸出格式為ansys和ls-dyna兩種方式，設(shè)置輸出節(jié)點(diǎn)應(yīng)力，接觸應(yīng)力和節(jié)點(diǎn)能量，然后按鈕寫(xiě)出k文件，為了獲得節(jié)點(diǎn)的接觸應(yīng)力，把k文件里關(guān)鍵字*contact_node_to_surface中的spr、mpr控制參數(shù)均改為1，然后執(zhí)行求解。第六章 結(jié)果分析ansys/ls-dyna中提供了多種結(jié)果分析方式，有通用后處理器/post1、時(shí)間歷程處理器/post26、lsprepostd三種方式，本文采用前兩種方式進(jìn)行分析。為了獲得較為直觀的接觸應(yīng)力結(jié)果，首先觀察動(dòng)畫(huà)，

33、然后找出最大應(yīng)力發(fā)生的時(shí)間和區(qū)域，再通過(guò)時(shí)間歷程處理器，進(jìn)行精確的定點(diǎn)定位分析。6.1 通用后處理器/post1中滾子的受力分析為了提高凸輪分析效率，首先直接選擇轉(zhuǎn)盤(pán)為分析對(duì)象，顯示其動(dòng)畫(huà)過(guò)程，按鈕、在彈出的圖6-1中，先如圖設(shè)置，之后點(diǎn)擊。圖6-1 動(dòng)畫(huà)顯示 設(shè)置框然后點(diǎn)擊，此時(shí)會(huì)彈出如圖6-2圖，選中，單擊ok。圖6-2 設(shè)置顯示結(jié)果動(dòng)畫(huà)單擊ok后，會(huì)彈出如圖6-3，按照該圖進(jìn)行設(shè)置，表明查看的是應(yīng)力中的等效應(yīng)力圖，然后ok，等候片刻，即可進(jìn)入動(dòng)畫(huà)顯示。 圖6-3 選擇等效應(yīng)力動(dòng)畫(huà)觀察動(dòng)畫(huà)結(jié)果，在凸輪剛開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，最大應(yīng)力發(fā)生在凸輪和轉(zhuǎn)盤(pán)中心曲面上，為14.4mpa，這是由于分別在凸輪和轉(zhuǎn)

34、盤(pán)中心曲面上施加了轉(zhuǎn)矩；在嚙合的過(guò)程中，滾子上的應(yīng)力變化規(guī)律為：轉(zhuǎn)盤(pán)與凸輪在接觸區(qū)的等效應(yīng)力隨著凸輪與滾子的嚙入，應(yīng)力會(huì)逐漸變化，凸輪先與第一個(gè)滾子嚙合，再與第一、二個(gè)滾子同時(shí)接觸，然后與第一、第二、第三個(gè)滾子同時(shí)接觸，最后與第二、第三個(gè)滾子同時(shí)接觸。第一個(gè)滾子上的最大應(yīng)力發(fā)生在0.084s時(shí)，值為183 mpa，如圖6-4；第二個(gè)滾子上的最大應(yīng)力發(fā)生在0.141s時(shí)，值為205 mpa，如圖6-5；第三個(gè)滾子上的最大應(yīng)力發(fā)生在0.258s時(shí)刻，值為91.3mpa，如圖6-6。圖6-4 第一個(gè)滾子嚙合時(shí)的最大應(yīng)力云圖 單位/pa圖6-5 第二個(gè)滾子嚙合時(shí)的應(yīng)力最大云圖 單位/pa圖6-6 第三

35、個(gè)滾子嚙合時(shí)應(yīng)力最大時(shí)云圖 單位/pa6.2 通用后處理器/post1中凸輪的受力分析用同樣的方法，選中凸輪，單獨(dú)對(duì)凸輪的應(yīng)力變化進(jìn)行動(dòng)畫(huà)觀察。凸輪上的應(yīng)力變化為：初始接觸應(yīng)力在凸輪的上葉片上，在0.06s時(shí)，為51.7 mpa，如圖6-7，應(yīng)力慢慢向凸輪葉片尖角處移動(dòng)，在0.111s左右，凸輪與三個(gè)滾子同時(shí)嚙合，如圖6-8；在0.183s時(shí)，凸輪下葉片上出現(xiàn)最大應(yīng)力，為417mpa，如圖6-9，這是由于應(yīng)力集中引起的瞬時(shí)峰值，對(duì)凸輪產(chǎn)生瞬時(shí)沖擊載荷。如圖6-7 0.06s初始嚙合時(shí)的應(yīng)力云圖 單位/pa如圖6-8 與三個(gè)滾子同時(shí)嚙合時(shí)的應(yīng)力云圖 單位/pa如圖6-9 凸輪凸輪下葉片最大應(yīng)力時(shí)

36、的應(yīng)力云圖 單位/pa6.3 時(shí)間歷程處理器/post26中節(jié)點(diǎn)的受力分析根據(jù)觀察以上動(dòng)畫(huà)結(jié)果，查得，在第二個(gè)滾子上的最大應(yīng)力節(jié)點(diǎn)為4098，其等效應(yīng)力時(shí)間歷程曲線如圖6-10。圖6-10 節(jié)點(diǎn)4098的等效應(yīng)力曲線由圖6-10知，4098節(jié)點(diǎn)在0.10s時(shí)，開(kāi)始進(jìn)入接觸狀態(tài)，在0.141s左右，被凸輪下葉片撥動(dòng)，接觸應(yīng)力趨于最大值，為205mpa。凸輪下葉片上的最大應(yīng)力節(jié)點(diǎn)為1723，其等效應(yīng)力曲線如圖6-11。圖6-11 節(jié)點(diǎn)1723的等效應(yīng)力曲線由圖6-11可知，1723節(jié)點(diǎn)在0.183s左右，等效應(yīng)力最大，值為417mpa，但時(shí)間很短，這說(shuō)明在凸輪葉片上的1723節(jié)點(diǎn)，出現(xiàn)了應(yīng)力集中，

37、但因?yàn)闀r(shí)間極為短暫，所以對(duì)凸輪影響不是很大，但是在實(shí)際工況中，應(yīng)盡量避免這樣的現(xiàn)象。綜上所述，滾子上的最大應(yīng)力發(fā)生在下面的一輪滾子上，在0.141s時(shí)刻，最大值為205mpa,而凸輪上的最大應(yīng)力也是發(fā)生在下片葉片上，在0.183時(shí)刻，最大值為417mpa，因此，在凸輪設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該刻意的提高下面滾子和葉片的輪廓曲線精度、安裝精度，提高其質(zhì)量性能。查材料參數(shù)表，合金結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度為785mpa,遠(yuǎn)大于凸輪上的最大應(yīng)力417 mpa，碳素工具鋼的屈服強(qiáng)度為355mpa，大于滾子上的最大應(yīng)力205 mpa，故此，該平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足實(shí)際要求。第七章 結(jié)論7.1 小結(jié)本文通過(guò)利用ansys/l

38、s-dyna有限元仿真分析軟件，對(duì)凸輪的參數(shù)化建模和處理，分析了凸輪在實(shí)際工況中的受力情況，ansys/ls-dyna軟件所獲得的結(jié)果與理論計(jì)算比較相符，這充分說(shuō)明了有限遠(yuǎn)分析軟件的快速性和準(zhǔn)確性。從ansys/ls-dyna分析的結(jié)果來(lái)看，滾子上的最大的接觸應(yīng)力發(fā)生在滾子的上下兩腳處，而凸輪上的最大應(yīng)力發(fā)生在凸輪葉片上，這為凸輪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)和凸輪的改進(jìn)提供了良好的依據(jù)。誠(chéng)然，ansys/ls-dyna目前還處于不成熟階段，有待各界人士的學(xué)習(xí)、利用、研究和改進(jìn)。本文通過(guò)ansys/ls-dyna軟件對(duì)平行分度凸輪的分析研究，得出四個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：（1）通過(guò)ansys/ls-dyna的*vread命令讀

39、取由vb產(chǎn)生的平行分度凸輪輪廓曲線數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了基于vb的平行分度凸輪輪廓的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與基于ansys/ls-dyna的平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)力分析的數(shù)據(jù)接口。（2）平行分度凸輪機(jī)構(gòu)接觸強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)在凸輪輪廓面，最大應(yīng)力出現(xiàn)在凸輪輪廓面的棱邊上。（3）用ansys/ls-dyna對(duì)平行分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，為平行分度凸輪機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供了理論參考。（4）采用apdl建模，實(shí)現(xiàn)了以更改凸輪基本參數(shù)而任意更改凸輪大小和以更換vb數(shù)據(jù)源而任意設(shè)計(jì)凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律的模塊化建模，大大提高了分析的效率。第八章 apdl方式建模及處理在ansys中，可以通過(guò)gui方式(即鼠標(biāo)點(diǎn)擊的方式)建模和apdl（

40、即命令流的方式）兩種方式完成整個(gè)有限元的分析。本文在gui方式的基礎(chǔ)上，對(duì)apdl也做了一定的研究，并給出了完整的命令流分析文件。注意：應(yīng)將宏程序置于工作目錄下。8.1宏程序shuju1.mac*dim,xx,181,8, !定義數(shù)組，181行，8列*vread,xx,shuju0,txt,jik,8,181 !讀取數(shù)據(jù)，shuju0.txt，是由vb計(jì)算所得(8f30.5) !括弧及其內(nèi)容必須得有，8數(shù)組列數(shù)，30數(shù)據(jù)寬度，5小數(shù)位數(shù)該程序主要用于定義空白數(shù)組，并讀取vb中平行分度凸輪機(jī)構(gòu)工作輪廓曲線的數(shù)據(jù)。8.2宏程序yundong.mac*dim,time,62,1 !定義數(shù)組，解釋同上

41、*vread,time,time,txt,jik,1,62(1f8.7)*dim,zzhuansu,62,1*vread,zzhuansu,zzhuansu,txt,jik,1,62(1f12.9)*dim,zzhuanju,62,1*vread,zzhuanju,zzhuanju,txt,jik,1,62(1f12.4)*dim,czhuansu,62,1*vread,czhuansu,czhuansu,txt,jik,1,62(1f9.7)*dim,czhuanju,62,1*vread,czhuanju,czhuanju,txt,jik,1,62 (1f12.4)該程序主要用于定義空白數(shù)

42、組，并讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。8.3命令流分析文件值得注意的是，由于在apdl分析過(guò)程中要讀取數(shù)據(jù)源，為了分析的方便，本文將各數(shù)據(jù)源和各宏程序一律放在ansys的工作目錄下。finish /clear/filname,tun0/title,haha/units,si!此下定義單元屬性,考慮到凸輪適用于高速重載環(huán)境，所以凸輪選合金結(jié)構(gòu)鋼彈性模e取!200gpa，泊松比v取0.28,密度dens取7850kg/m3熱!膨脹系數(shù)取12(10-6/攝氏度)；!從動(dòng)件選碳素工具鋼，彈性模量e取210gpa，泊松比v取0.25,密度dens取7850kg/m3/prep7et,1,164 !定義單元類(lèi)型1，2，3

43、，4et,2,164 et,3,163 et,4,163 keyopt,3,1,7 !設(shè)置shell163單元，選擇 s/rco-rotational hughes-liu面內(nèi)多積分點(diǎn) keyopt,4,1,7mp,ex,1,200e9 !定義1,2號(hào)材料mp,dens,1,7850mp,prxy,1,0.28mp,ex,2,210e9 !單元類(lèi)型2 mp,dens,2,7850mp,prxy,2,0.25 mp,dens,3,7850 !定義3,4號(hào)材料mp,ex,3,200e9 mp,nuxy,3,0.28 edmp,rigi,3,7,4 !定義剛體，并約束x，y，z,rotx,roty方

44、向自由度mp,dens,4,7850mp,ex,4,210e9mp,nuxy,4,0.25 edmp,rigi,4,7,4 *set,_rc_set,1, r,1 rmodif,1,1, , ,0.1, , , , !定義實(shí)常數(shù)，節(jié)點(diǎn) 1處的殼厚為0.1rmodif,1,7, 0 *set,_rc_set,2, r,2 rmodif,2,1, , ,0.1, , , , rmodif,2,7, 0 !此下定義各參數(shù),其中，從動(dòng)件為改進(jìn)正弦加速度規(guī)律,步長(zhǎng)為1/prep7c=0.1 !中心距n=100 !凸輪轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 化為 n*/30弧度/秒i=4 !分度轉(zhuǎn)位數(shù)h=2 !凸輪頭數(shù)z=h*i

45、!滾子總數(shù) r=0.010 !滾子半徑 b=2*r !滾子厚度 a1=0.015 !轉(zhuǎn)盤(pán)底厚a2=0.015 !轉(zhuǎn)盤(pán)中厚a3=0.015 !轉(zhuǎn)盤(pán)頂厚rp=0.046 !轉(zhuǎn)盤(pán)節(jié)圓半徑 rz1=rp+0.012 !轉(zhuǎn)盤(pán)半徑rz2=0.02 !轉(zhuǎn)盤(pán)中心半徑sd=0.002 !sd表示下片凸輪距底盤(pán)的距離 *afun,deg !改為度x=rp*cos(360/(2*i*h) !滾子參數(shù)y=rp*sin(360/(2*i*h) *afun,rad !改為弧度，系統(tǒng)默認(rèn)ht=0.09 !凸輪總長(zhǎng)hr1=0.035 !凸輪軸外半徑hr=rz2 !凸輪軸內(nèi)半徑hl=0.015 ! hl為單片凸輪厚度hh=0.

46、035 !凸輪移動(dòng)距離cf=180 !凸輪分度轉(zhuǎn)角 amax=50.47863 ! 最大壓力角cp=145.9573 !安裝相位角 hs=181 !vb輸出數(shù)據(jù)的行數(shù) *afun,deg !此下，d為凸輪旋轉(zhuǎn)的角度，用于旋轉(zhuǎn)凸輪至初始接觸位置 d=180-cp-asin(rp*sin(180/z)/(c*2+(rp)*2-2*c*rp*cos(180/z)*(1/2) *afun,rad /prep7shuju1 !讀入數(shù)組數(shù)據(jù) 后附宏程序shuju1.mac內(nèi)容*dim,xx2,181,8 !定義數(shù)組*do,i,1,181 !此循環(huán)命令用于將mm單位換算成m*do,ii,1,8xx2(i,i

47、i)=xx(i,ii)/1000*enddo*enddo k,10000,0,0,0 !描關(guān)鍵點(diǎn)，是輔助關(guān)鍵點(diǎn)k,10001,200/1000,0k,10002,-200/1000,0k,10003,0,200/1000k,10004,0,-200/1000k,10005,0,0,200/1000k,10006,0,0,-200/1000k,10009,-c,0,0l,10002,10001 !描線，是輔助線l,10004,10003l,10005,10006/pnum,line,1 !顯示線*do,j,0,hs-1,1 !循環(huán)命令，描凸輪工作輪廓各坐標(biāo)點(diǎn)k,1+j,xx2(1+j,1),-xx2(1+j,2)*enddoksel,1,hsbsplin