現(xiàn)代機械工程基礎(chǔ)實驗2 指導(dǎo)書(機設(shè)方向)VIP

1、現(xiàn)代機械工程基礎(chǔ)實驗2 指導(dǎo)書（機設(shè)方向）實驗1：機械零部件的有限元分析（ANSYS專題)一、實驗?zāi)康模壕C合訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生利用有限元技術(shù)進(jìn)行機械系統(tǒng)分析和設(shè)計的能力，獨立解決本專業(yè)方向?qū)嶋H問題的能力；訓(xùn)練學(xué)生對機械結(jié)構(gòu)問題分析規(guī)劃的能力，能正確利用有限元分析軟件ANSYS建立結(jié)構(gòu)的有限元模型，合理定義單元、分析系統(tǒng)約束環(huán)境，正確加載求解，能夠提取系統(tǒng)分析結(jié)果。通過實驗分析使學(xué)生了解和掌握有限元技術(shù)輔助機械系統(tǒng)設(shè)計和分析的特點，推動學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，進(jìn)一步提高動手操作能力，為將來所從事的機械設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。二、實驗任務(wù)：本專題實驗借用上一學(xué)期現(xiàn)代機械工程基礎(chǔ)實驗1-金屬結(jié)構(gòu)部分的參數(shù)和設(shè)計成

2、果，采用有限元方法進(jìn)行設(shè)計分析，用ANSYS軟件對塔機的起重臂、平衡臂和塔身結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型構(gòu)建和強度、剛度分析，并與手工計算結(jié)果進(jìn)行對比討論。掌握有限元法進(jìn)行工程實例計算的基本方法和步驟。三、實驗內(nèi)容：通過本專題實驗周，使學(xué)生對基于ANSYS平臺用有限元法進(jìn)行工程實例分析計算有一定的了解與認(rèn)識。學(xué)生在使用實驗過程中，先針對起重機起重臂、平衡臂、塔身等的特點查閱相關(guān)文獻(xiàn)、書籍、了解ANSYS分析塔機結(jié)構(gòu)的方法，能按照有限元法的基本步驟，先進(jìn)行模型的合理簡化，進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng)建，完成前處理工作；其間能與指導(dǎo)教師、同學(xué)進(jìn)行溝通、討論，尋求最合理的單元選擇和模型創(chuàng)建方法，不斷的修改模型，直到解決問題。在

3、求解模塊，能在老師指導(dǎo)下進(jìn)行各種載荷的簡化和施加，力求符合工程實際。之后進(jìn)行后處理模塊工作，提取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)位移、受力結(jié)果，繪制內(nèi)力圖、剪力圖和彎矩圖；最后，每人都完成一份完整的實驗報告書。整個過程周密有序，有利于學(xué)生按時高質(zhì)完成全部實驗任務(wù)。四、實驗進(jìn)度：序號主要內(nèi)容時 間備 注1熟悉設(shè)計內(nèi)容、明確設(shè)計任務(wù)、手工計算17周周一2平衡臂有限元模型的建立17周周二3確定載荷和邊界條件17周周三4求解及后處理17周周四5結(jié)果分析論證、編寫整理實驗報告17周周五五、實驗題目：塔式起重機平衡臂分析（第1組）按以下要求進(jìn)行設(shè)計：1、按照國家標(biāo)淮和設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計：塔式起重機設(shè)計規(guī)范 GB/T 13752-

4、92；起重機設(shè)計規(guī)范GB/T3811-2008；鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB 50017-2003；塔式起重機安全規(guī)程GB 5144-2006。2、進(jìn)行塔式起重機平衡臂的設(shè)計，額定起重力矩為630 kNm 、800 kNm、1000 kNm、1250 kNm分別進(jìn)行平衡臂長度(平衡重距回轉(zhuǎn)中心的距離)為8m、10m、12m、14m、16m的平衡臂的有限元計算。 （ ）3、綜合運用學(xué)過的力學(xué)知識和有限元理論，設(shè)計平衡臂的結(jié)構(gòu)及主肢和腹桿的參數(shù)，構(gòu)造平衡臂的有限元模型，選擇合適的單元，施加合適的載荷和邊界條件，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，提取結(jié)果，進(jìn)行強度和剛度校核，撰寫實驗報告并總結(jié)。4、本組數(shù)據(jù)：任務(wù)平衡重重量

5、起升機構(gòu)距回轉(zhuǎn)中心距離及重量鋼絲繩載荷及夾角630KN.m_8m20.8T5m/2.2T1.5T/100六、實驗步驟：（一）問題分析（注：對本題目先進(jìn)行分析，例如屬于何種結(jié)構(gòu)，桿還是梁還是平面問題還是三維問題，模型能否簡化，能否利用對稱等等）(二)實驗過程：1、單元分析（說明單元選擇依據(jù)，為何選擇該單元）、材料分析（選擇的何種材料）2、建模建模思路，中間過程可適當(dāng)配插圖 3、加載求解 對約束條件、承受載荷進(jìn)行分析具體加載過程4、后處理（具體編號根據(jù)自己情況編排）描述待處理結(jié)果，過程變形圖，內(nèi)力圖彎矩圖、剪力圖支反力數(shù)據(jù)各項結(jié)果分析5、根據(jù)情況，可以增加單元數(shù)量，再次分析，提取結(jié)果，與之前結(jié)果分

6、析對比（三）對比結(jié)果（誤差分析）：兩次結(jié)果與手算結(jié)果列表，進(jìn)行對比分析，兩者誤差率，然后討論產(chǎn)生此結(jié)果的原因七、實驗報告要求寫明實驗?zāi)康摹⑷蝿?wù)、內(nèi)容和步驟，具體包括目錄、平衡臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計及有關(guān)參數(shù)、材料及參數(shù)、有限元模型的單元類型及單元特點、力學(xué)模型的確定、邊界條件及載荷的處理、不同工況的處理、計算結(jié)果分析及校核、實驗總結(jié)八、實驗總結(jié)實驗2 機械系統(tǒng)的計算機仿真技術(shù)(ADAMS專題) 一、實驗?zāi)康模壕C合訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生利用計算機仿真技術(shù)進(jìn)行機械系統(tǒng)動力學(xué)分析和設(shè)計的能力，獨立解決本專業(yè)方向?qū)嶋H工程問題的能力；訓(xùn)練學(xué)生對機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和運動動力學(xué)問題分析規(guī)劃的能力，能正確利用計算機仿真軟件軟件A

7、DAMS建立系統(tǒng)的虛擬樣機模型，合理的添加約束、正確加載求解，能夠提取系統(tǒng)分析結(jié)果。通過實驗分析使學(xué)生了解和掌握仿真技術(shù)輔助機械系統(tǒng)設(shè)計和分析的特點，推動學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，進(jìn)一步提高動手操作能力，為將來所從事的機械設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。二、實驗任務(wù)：本專題實驗對常見的機械系統(tǒng)如工程運輸機械，工業(yè)機器人等，采用仿真分析技術(shù)進(jìn)行設(shè)計分析，用ADAMS軟件對裝載機、挖掘機工作裝置、工業(yè)機器人以及起重機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型構(gòu)建和運動、動力學(xué)分析，并與手工計算結(jié)果進(jìn)行對比討論。掌握計算機仿真技術(shù)進(jìn)行工程實例分析計算的基本方法和步驟。三、實驗內(nèi)容：通過本專題實驗周，使學(xué)生對基于ADAMS平臺用計算機仿真技術(shù)進(jìn)

8、行工程實例分析計算有一定的了解與認(rèn)識。學(xué)生在使用實驗過程中，先針對裝載機、挖掘機工作裝置、工業(yè)機器人以及起重機械系統(tǒng)等的特點查閱相關(guān)文獻(xiàn)、書籍、了解ADAMS分析機械系統(tǒng)的方法，能按照仿真技術(shù)的基本步驟，先進(jìn)行模型的合理簡化，進(jìn)行系統(tǒng)模型的創(chuàng)建，完成前處理工作；其間能與指導(dǎo)教師、同學(xué)進(jìn)行溝通、討論，根據(jù)系統(tǒng)簡易程度，尋求最合理的模型創(chuàng)建方法，不斷的修改模型，直到解決問題。在求解模塊，能在老師指導(dǎo)下進(jìn)行約束和載荷的簡化和施加，力求符合工程實際。之后進(jìn)行后處理模塊工作，提取相應(yīng)的運動、受力結(jié)果，繪制速度圖、加速度圖和各種力圖；最后，每人都完成一份完整的實驗報告書。整個過程周密有序，有利于學(xué)生按時高

9、質(zhì)完成全部實驗任務(wù)。四、實驗進(jìn)度：序號主要內(nèi)容時 間備 注1熟悉設(shè)計內(nèi)容、明確設(shè)計任務(wù)、手工計算18周周一2機械系統(tǒng)的虛擬樣機模型的建立18周周二3確定載荷和邊界條件18周周三4求解及后處理18周周四5結(jié)果分析論證、編寫整理實驗報告18周周五五、實驗題目：裝載機工作裝置的動力學(xué)分析（第1組）按以下要求進(jìn)行設(shè)計分析：下圖所示為裝載機系統(tǒng)圖，根據(jù)以往學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的資料，調(diào)取該裝載機工作裝置系統(tǒng)設(shè)計計算結(jié)果，完成以下分析：1）將保存文件輸入到adams內(nèi)，修改各構(gòu)建的物理特性；2）根據(jù)連接關(guān)系施加約束、合理的添加外部載荷；3）以動臂不同位置為橫坐標(biāo)，仿真輸出動臂與鏟斗連接處的作用力；4）以拉桿不同位

10、置為橫坐標(biāo)，仿真輸出拉桿與鏟斗連接處的作用力；5）以動臂不同位置為橫坐標(biāo)；仿真輸出搖桿與動臂連接處的作用力；6）以動臂不同位置為橫坐標(biāo)，仿真輸出鏟斗運動位移變換圖；7）以動臂不同位置為橫坐標(biāo)，仿真輸出動臂液壓缸的作用力；8）以動臂不同位置為橫坐標(biāo)，仿真輸出轉(zhuǎn)斗液壓缸的作用力；9）以動臂不同位置為橫坐標(biāo)，仿真輸出動臂液壓缸的支座反力10）以搖桿不同位置為橫坐標(biāo)，仿真輸出轉(zhuǎn)斗液壓缸的支座反力本組主要數(shù)據(jù)：任務(wù)裝載重量起升（下放）時間卸載ZL353500Kg4.7（3）s1s六、實驗步驟：（一）問題分析（注：對本題目先進(jìn)行分析，例如系統(tǒng)的各構(gòu)件間的連接關(guān)系，各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)組成，相互運動關(guān)系，模型如何簡化，利用軟件本身建模還是借助其它三維造型軟件建立模型等等）(二)實驗過程：1、約束分析（根據(jù)前面系統(tǒng)分析中各構(gòu)件的運動關(guān)系）、材料分析（選擇合理的材料并準(zhǔn)確施加）2、建模建模思路，中間過程可適當(dāng)配插圖 3、加載求解 分析裝載機工作過程中所承受的載荷特點，進(jìn)行分析、并合理施加符合實際的載荷具體加載過程4、后處理（具體編號根據(jù)自己情況編排）描述待處理結(jié)果，過程運動圖，構(gòu)件連接力