基于FEM内平动分度凸轮机构的动静态特性分析

发布时间：2017-05-05 19:04

  本文关键词：基于FEM内平动分度凸轮机构的动静态特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：内平动分度凸轮机构是一种新型凸轮间歇机构,具有结构简单紧凑、体积小、承载能力强、分度数大等优点,具有广泛的应用前景。 本文在初定设计方案的基础上,应用ANSYS WORKBENCH有限元软件,对内平动分度凸轮机构的动静态特性进行了较为深入的研究,具体内容如下： 首先,本文根据内平动分度凸轮机构的传动原理,对机构的主要传动副(凸轮-针齿副)在不同输入角度情况下构建了有限元模型,并进行了有限元接触分析,对凸轮边缘的应力集中提出了改进方案。 其次,对内平动分度凸轮机构及其重要部件进行了模态分析,得出了机构在整个周期内不同输入角度时的固有频率、模态振型等模态参数,以及机构的临界转速,并且指出了机构在分度期和间歇期间的整体刚度差异及动态特性的不同之处。 再次,结合机构模态分析的结果,对内平动分度凸轮结构进行了谐响应分析,得出了凸轮和针轮的幅频响应曲线图,揭示了其位移随不同频率的变化趋势,整个周期内振幅的最大峰值都出现在第一阶频率附近,幅值较为明显,并且得出了振幅最大处应力值随频率的变化趋势。 最后,对该机构的试验样机进行了试验模态分析,得出了机构在分度期和间歇期时的试验模态频率。其结果与用有限元软件分析的结果大体相同,验证了有限元分析结果的可信性。
【关键词】：内平动分度凸轮机构 接触分析 模态分析 谐响应分析 WORKBENCH
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目录6-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 分度凸轮机构的分类与发展10-14
• 1.2.1 常见的分度凸轮机构10-11
• 1.2.2 几种新型分度凸轮机构11-14
• 1.3 基于有限元法凸轮机构的研究概况14-16
• 1.3.1 接触分析14-15
• 1.3.2 模态分析15-16
• 1.3.3 谐响应分析16
• 1.4 本论文的主要研究内容16-18
• 2 有限元分析理论及机构传动原理18-24
• 2.1 引言18
• 2.2 有限元法概论18-19
• 2.2.1 有限元法的发展18
• 2.2.2 有限元法的分析步骤18-19
• 2.3 本论文所应用的软件介绍19-21
• 2.3.1 SolidWorks软件介绍19
• 2.3.2 Workbench软件介绍19-21
• 2.4 机构传动原理21-23
• 2.4.1 机构的结构形式和传动原理21
• 2.4.2 机构的设计参数及三维模型21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 凸轮与针齿的接触分析24-33
• 3.1 引言24
• 3.2 接触理论及其有限元法24-25
• 3.2.1 接触分析24
• 3.2.2 接触有限元分析方法24-25
• 3.3 对凸轮与针齿进行接触分析25-31
• 3.3.1 模型的建立26
• 3.3.2 设置模型的材料属性26
• 3.3.3 网格划分26-27
• 3.3.4 边界条件的设置27-29
• 3.3.5 求解并分析计算结果29-30
• 3.3.6 等分位置的分析结果30-31
• 3.4 改进方案31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 内平动分度凸轮机构的模态分析33-46
• 4.1 引言33
• 4.2 模态分析概论33-35
• 4.2.1 模态分析的概念33
• 4.2.2 模态分析的基本理论33-34
• 4.2.3 模态分析的应用34-35
• 4.2.4 模态分析的求解方法35
• 4.3 对模型内部结构的模态分析35-44
• 4.3.1 模型的建立35-36
• 4.3.2 定义材料属性36
• 4.3.3 定义接触关系36-37
• 4.3.4 网格划分37-38
• 4.3.5 施加载荷与约束38-39
• 4.3.6 对模型求解并分析结果39-40
• 4.3.7 θ_1为270°时机构的模态分析40-42
• 4.3.8 整个工作周期内不同输入转角时的固有特性及其分析42-44
• 4.4 主要零件的约束模态分析44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 5 内平动分度凸轮机构的谐响应分析46-58
• 5.1 引言46
• 5.2 谐响应分析概论46-49
• 5.2.1 谐响应分析的概念及应用46
• 5.2.2 谐响应分析的求解方法46-49
• 5.3 谐响应分析过程及结果分析49-57
• 5.3.1 分析过程49-50
• 5.3.2 分析结果50-57
• 5.4 本章小结57-58
• 6 内平动分度凸轮机构的试验模态分析58-65
• 6.1 引言58
• 6.2 试验方案58-60
• 6.2.1 激励信号的选择58-59
• 6.2.2 激励方式的选择59
• 6.2.3 支撑方式的选择59
• 6.2.4 测点的布置59-60
• 6.2.5 试验所需设备60
• 6.3 试验过程及实验结果60-64
• 6.3.1 安装试验设备60
• 6.3.2 参数设置60-61
• 6.3.3 测量过程及结果分析61-64
• 6.4 本章小结64-65
• 7 结论65-66
• 8 展望66-67
• 9 参考文献67-72
• 10 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：346901