基于Petri网的汽车涨紧轮支架新型夹具设计及有限元分析

发布时间：2017-10-14 09:05

  本文关键词：基于Petri网的汽车涨紧轮支架新型夹具设计及有限元分析

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【摘要】：汽车涨紧轮支架是汽车变速箱里的传动装置零部件,传动装置的可靠性直接影响汽车行驶中的安全性与稳定性,所以在机械制造行业中生产精度高、可靠性好的涨紧轮支架就显得尤为重要。在汽车涨紧轮支架加工过程中,夹具系统起着保证工件在加工过程中精确、稳固地安装在机床上的作用,在一定程度上直接决定待加工件的质量优劣和生产成本高低,并且间接影响到由这些零部件组装出来的产品特性,对生产功效有着显著的实际意义。本文就某型号汽车涨紧轮支架零部件,在加工中心的通用夹具上面,不易装夹,多次装夹导致加工精度低、效率低和成本增加等弊端,对该支架进行了专用夹具系统的设计。首先,在课题背景与研究意义方面对汽车涨紧轮支架夹具系统的需求做了阐述,着重分析了国内外概念设计方法在夹具学科中的应用发展状况。其次,对概念性设计方法的Petri网建模理论进行了介绍,给出了Petri网建模理论的原理、概念、定义和性质等知识内容,提出了一种基于Petri网的夹具设计方法。该方法以Petri网建模软件HIPs为平台,对汽车涨紧轮支架夹具系统进行了建模和分析,并在后期对夹具系统在Petri网模型中的重要节点进行了详细设计。其中,在定位单元中,采用一面两孔与偏心定位销支架辅助支撑配合的方式进行定位,并进行了误差的校验计算;在夹紧单元中,进行了铣削力与夹紧力的计算,科学的选取了夹紧元件和夹紧动力装置;在安装单元中,根据实际加工经验给时延Petri网赋予延时参数,通过动态仿真计算出其安装-加工-拆卸的时间,进而预估出产品的生产效率。然后,运用三维建模Solidworks软件对汽车涨紧轮支架夹具系统进行三维建模,给出初步设计结果。同时,在不影响静态校验结果的情况下,对模型进一步简化,并导入到ANSYS Workbench有限元分析软件中,对夹具系统进行静态结构校验。在校验结果满足需求的情况下,实际生产出该汽车涨紧轮支架夹具。最后,总结了基于Petri网的汽车涨紧轮支架新型夹具设计技术的优势和不足,同时指出Petri网建模理论在夹具设计中进一步的研究内容与方向。
【关键词】：夹具系统 概念性设计 Petri网建模 有限元分析
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U468.2
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 符号和缩略词说明13-15
• 第一章 绪论15-22
• 1.1 引言15
• 1.2 课题背景及研究意义15-17
• 1.2.1 课题背景15-16
• 1.2.2 研究意义16-17
• 1.3 夹具的国内外发展概况17-20
• 1.4 本文研究目的及主要内容20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第二章 Petri网理论介绍22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 Petri网基础理论22-27
• 2.2.1 Petri网的基本概念22-24
• 2.2.2 Petri网的基本定义24-25
• 2.2.3 Petri网的重要性质25-26
• 2.2.4 Petri网的分析方法26-27
• 2.3 高级Petri网概念27-30
• 2.3.1 时间Petri网与时延Petri网27-28
• 2.3.2 工作流网28-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 Petri网在夹具设计中的应用31-48
• 3.1 引言31
• 3.2 零件分析31-32
• 3.2.1 零件结构分析31-32
• 3.2.2 零件加工要求32
• 3.3 夹具方案设计32-34
• 3.3.1 夹具设计路线32-33
• 3.3.2 夹具系统功能分解33-34
• 3.4 夹具系统概念设计Petri网建模34-47
• 3.4.1 夹具需求行为分析34-35
• 3.4.2 定位单元Petri网建模35-37
• 3.4.3 定位单元Petri网模型分析37-39
• 3.4.4 夹紧单元Petri网建模39-40
• 3.4.5 夹紧单元Petri网模型分析40-42
• 3.4.6 安装单元时延Petri网建模42-43
• 3.4.7 安装单元时延Petri网模型分析43-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 夹具系统的详细设计48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 定位部件详细设计48-53
• 4.3 夹紧单元机构设计53-57
• 4.3.1 铣削力的计算54-55
• 4.3.2 夹紧力的计算55-57
• 4.4 夹具体的设计57-58
• 4.5 本章小结58-60
• 第五章 三维建模及有限元分析60-71
• 5.1 引言60
• 5.2 夹具系统三维建模60-63
• 5.2.1 定位部件三维建模61-62
• 5.2.2 夹紧机构三维建模62-63
• 5.2.3 安装单元三维建模63
• 5.3 有限元分析63-69
• 5.3.1 汽车涨紧轮支架夹具系统有限元分析的意义63-65
• 5.3.2 夹具系统在有限元中几何模型的建立65-66
• 5.3.3 有限元模型网格的划分66-67
• 5.3.4 有限元模型载荷约束施加67-68
• 5.3.5 有限元模型的求解68-69
• 5.4 夹具实际验证69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果76-77
• 1. 发表的学术论文76
• 2. 取得的相关科研成果76-77
• 致谢77-78

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本文编号：1030167