ansys創(chuàng)新課程

1、-PAGE . z. - - s-基于ANSYS的構(gòu)造力學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子齒輪泵構(gòu)造靜力學(xué)分析學(xué)生* 學(xué) 院 理學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 工程力學(xué)10級(jí)00班 指導(dǎo)教師 時(shí)間 2013 年 秋季 學(xué)期 前 言近年來，隨著社會(huì)技術(shù)的開展，人們?cè)絹碓阶⒅厣钯|(zhì)量的提高，對(duì)各種工作機(jī)器零件有了越來越多的關(guān)注，比方在生活中常用的油泵，對(duì)其的性能、質(zhì)量、構(gòu)造都有更高的要求，因而本次課程設(shè)計(jì)主要研究轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵，希望能夠得到更進(jìn)一步的解決。內(nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子齒輪泵工作原理：當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。由于在轉(zhuǎn)子齒形齒廓線的設(shè)計(jì)上使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到任何位置時(shí)，、外轉(zhuǎn)子的每一個(gè)齒的齒形齒廓線上總能相互保持點(diǎn)接觸狀態(tài)；這

2、樣，、外轉(zhuǎn)子間便形成四個(gè)工作腔。當(dāng)*一個(gè)工作腔從吸油腔轉(zhuǎn)過時(shí)，容積增大，產(chǎn)生真空，機(jī)油從進(jìn)油孔被吸入工作腔；隨著內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，該工作腔轉(zhuǎn)到壓油腔相通的位置時(shí)，容積變小，油壓升高，機(jī)油經(jīng)壓油腔從出油孔壓入潤(rùn)滑油道中。 內(nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子齒輪泵構(gòu)造緊湊，供油均勻，吸油真空度高，泵油量大，在轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛采用。如：夏利tj7100、日本mazda323，honda 等轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上都采用轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵。 內(nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子齒輪泵由泵體、泵蓋、濾網(wǎng)、子齒數(shù)比外轉(zhuǎn)子的齒數(shù)少內(nèi)轉(zhuǎn)子主動(dòng)、外轉(zhuǎn)子 從動(dòng)等組成內(nèi)轉(zhuǎn)子與泵殼偏心安裝內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)外轉(zhuǎn)子的空間發(fā)生由小變大當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)，再由大變小的變化壓油作用這

3、種機(jī)油泵構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠采用較多。 ( 1 分解與清洗轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵。 ( 2 主要零件的檢修： 測(cè)量外轉(zhuǎn)子與泵蓋之間的間隙。外轉(zhuǎn)子與泵蓋間隙一般為0.100.16mm，極限值為0.20mm。如果磨損嚴(yán)重，應(yīng)更換內(nèi)外轉(zhuǎn)子或機(jī)油泵總成。 測(cè)量外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子之間的間隙。外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子的間隙為 0.040.14mm，極限值為0.20mm。如果磨損嚴(yán)重，應(yīng)更換外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子。 測(cè)量外轉(zhuǎn)子與泵體之間的間隙外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子的間隙為0.200.30mm，極限值為0.381mm。如果磨損嚴(yán)重，應(yīng)更機(jī)油泵總成。 測(cè)量轉(zhuǎn)子軸與泵體間的間隙。轉(zhuǎn)子軸與泵體的間隙一般為0.0320.070mm。如果磨損嚴(yán)重應(yīng)更換機(jī)油泵總

4、成。 ( 3 裝配與調(diào)試。機(jī)油泵經(jīng)過檢修后，各機(jī)件應(yīng)按與分解相反的順序進(jìn)擰緊油泵蓋螺栓。首先安裝轉(zhuǎn)子總成，然后將集濾器殼安裝在油泵殼上。按規(guī)定力矩?cái)Q緊油泵蓋螺栓。安裝時(shí)，限壓閥總成然后將集濾器殼安裝在油泵殼上。 機(jī)油泵裝配后應(yīng)進(jìn)展總成試驗(yàn)，確認(rèn)完好后再裝車試驗(yàn)方法與齒輪式機(jī)油泵一樣。 市場(chǎng)研究顯示內(nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子齒輪泵有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.構(gòu)造簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，輸油量大擺線轉(zhuǎn)子泵系采用內(nèi)外轉(zhuǎn)子嚙合的構(gòu)造，齒數(shù)少，構(gòu)造尺寸緊湊，不借助其他隔離元件便能形成密封腔，其零件數(shù)量少。2.運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小內(nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子齒輪泵內(nèi)外轉(zhuǎn)子齒數(shù)只差一齒，它們做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒面滑動(dòng)速度小，嚙合點(diǎn)在不斷地沿著內(nèi)外轉(zhuǎn)子

5、的齒廓移動(dòng)，因此，兩轉(zhuǎn)子齒面的相互磨損小。由于吸油腔和排油腔的包絡(luò)角度大，接近145，吸油和排油時(shí)間都比擬充分，因此，油流比擬平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)也比擬平穩(wěn)，且噪音明顯低于齒輪泵。3.高速特性好對(duì)于一般的漸開線齒輪泵，如果轉(zhuǎn)速過高，則因離心力的作用將會(huì)導(dǎo)致齒谷充油缺乏形成“空穴，使泵的效率下降，因此，其轉(zhuǎn)速很少超過3000rpm，圓周速度在56m/s以內(nèi)。對(duì)于擺線轉(zhuǎn)子泵，吸排油角度*圍大，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力的作用有利于油液在齒谷內(nèi)的充填，不會(huì)產(chǎn)生有害的“空穴現(xiàn)象，因此，擺線轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)速*圍可在幾百至近萬轉(zhuǎn)。我們還要知道內(nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子齒輪泵用來使機(jī)油壓力升高和保證一定的油量，向各摩擦外表強(qiáng)制供油的部件.

6、內(nèi)燃機(jī)廣泛采用齒輪式和轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵.齒輪式油泵構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工方便，工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，泵油壓力高，得到廣泛應(yīng)用.轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子形體復(fù)雜，多用粉末冶金壓制.這種泵具有齒輪泵同樣的優(yōu)點(diǎn)，但構(gòu)造緊湊，體積小，在內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用越來越多。則，內(nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子齒輪泵是怎樣的工作的呢 內(nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子齒輪泵的特點(diǎn)是工作可靠，構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便和泵油壓力較高，所以得到廣泛采用。課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù)一、設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)嚙合擺線轉(zhuǎn)子齒輪泵靜態(tài)響應(yīng)力學(xué)分析二、設(shè)計(jì)參數(shù)材料：不銹鋼鋼材 泵主軸直徑：5cm，型號(hào): 50HT10A出口壓力P：510MPa介質(zhì)適宜溫度是：-10200，適用介質(zhì)：機(jī)械油類介質(zhì)適宜介質(zhì)粘度*圍是1CP

7、1000000CP厘泊三、設(shè)計(jì)原理1.構(gòu)造靜力分析的目的ANSYS程序中的構(gòu)造靜力分析是用來計(jì)算在固定不變的載荷作用下構(gòu)造的響應(yīng)，即由于穩(wěn)態(tài)外載引起的系統(tǒng)或部件的位移、應(yīng)力、應(yīng)變和力。同時(shí)，構(gòu)造靜力分析還可以計(jì)算那些固定不變的慣性載荷以及那些可以近似等價(jià)為靜力作用的隨時(shí)間變化的載荷對(duì)構(gòu)造的影響。2.ANSYS構(gòu)造靜力分析靜力分析所施加的載荷包括外部載荷、穩(wěn)態(tài)的慣性力、位移載荷和溫度載荷。在構(gòu)造靜力分析過程中，一般都假定載荷和響應(yīng)固定不變，或假定載荷和構(gòu)造的響應(yīng)隨時(shí)間的變化非常緩慢。3.ANSYS構(gòu)造靜力分析分類1線性靜力分析線性靜力分析即通常所說的線彈性分析，線性分析分為線性靜力分析、線性動(dòng)力

8、分析，其包括兩方面的含義：首先就是材料為線性，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為線性，變形是可恢復(fù)的，另外構(gòu)造發(fā)生的是小位移、小應(yīng)變、小轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)造剛度不因變形而變化。2非線性靜力分析非線性靜力分析主要包括材料非線性分析、幾何非線性分析及狀態(tài)非線性分析。四、應(yīng)用軟件Pro/e、workbench五、模型建立圖1.油泵實(shí)體模型 圖2.油泵局部實(shí)體模型圖3.約束 圖4.加載六、結(jié)果提取圖5.MISES 應(yīng)力 圖6.總體變形 圖7.局部最小主應(yīng)力 圖8.局部最大主應(yīng)力圖9.局部應(yīng)變1 圖10.局部應(yīng)變2圖11.局部應(yīng)變3七、結(jié)果分析該轉(zhuǎn)子式油泵最大主應(yīng)力發(fā)生在轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)，其最大變形發(fā)生在傳動(dòng)齒輪的齒頂嚙合部位。最大變形為

9、0.032377mm，最大主應(yīng)力為230MPa。P = 0.052kw， n=1000r/min T = 9550P / n=500Nm P 功率，千瓦(kw)；T 扭矩，牛米(Nm)； n 轉(zhuǎn)速，每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，r / min。 最大應(yīng)力小于設(shè)計(jì)應(yīng)力，符合強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。八、總結(jié)本文主要是以計(jì)算機(jī)軟件proe5.0輔助設(shè)計(jì)為手段，workbench分析出來只是理論上的結(jié)果，這還需要實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步來驗(yàn)證。如果考慮到工程上加工制造，為了到達(dá)要求并提高經(jīng)濟(jì)效益，則本文的設(shè)計(jì)可作為理論上參考。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)用。要使得有限元軟件理論設(shè)計(jì)與各類工程生產(chǎn)中的實(shí)際情況更好更完美

10、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。本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)教師的精心指導(dǎo)和幫助下完成的。教師以其嚴(yán)謹(jǐn)*的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)對(duì)我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)給我留下了深刻的印象，并為我將來的工作學(xué)習(xí)樹立了典范。感謝任課教師這幾年來給我悉心的指導(dǎo)、關(guān)心和幫助。其次，我要感謝同組同學(xué)，對(duì)我的無私幫助，使我得以順利完成論文。最后，我還要感謝我的家人對(duì)我的培養(yǎng)和給我來這里學(xué)習(xí)的時(shí)機(jī)，我的成長(zhǎng)離不開他們的支持。九、參考文獻(xiàn)1 孫訓(xùn)方、關(guān)來泰材料力學(xué)M高等教育，20012 黃志新、*成柱.ANSYSWorkbench 14.0超級(jí)學(xué)習(xí)手冊(cè)M.人民郵電，20133 王新敏.ANSYS工程構(gòu)造數(shù)值分析M