叉車主體結(jié)構(gòu)的有限元設(shè)計與安全性能分析

PAGE10PAGE9分類號密級寧畢業(yè)設(shè)計(論文)叉車主體結(jié)構(gòu)的有限元設(shè)計與安全性能分析所在學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班級11機(jī)自x班姓名學(xué)號指導(dǎo)老師2015年3月31日PAGE11摘要叉車是現(xiàn)在人們常用的搬運(yùn)車輛之一，是成件托盤貨物進(jìn)行裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸、重物搬運(yùn)作業(yè)的各種輪式搬運(yùn)車輛。廣泛應(yīng)用于港口、車站、機(jī)場、貨場、工廠車間、倉庫、流通中心和配送中心等，并可進(jìn)入船艙、車廂和集裝箱內(nèi)進(jìn)行托盤貨物的裝卸、搬運(yùn)作業(yè)，是托盤運(yùn)輸、集裝箱運(yùn)輸中必不可少的設(shè)備。叉車應(yīng)用之廣泛，使用之頻繁，必然引起叉車設(shè)計者及叉車使用人員對叉車主體結(jié)構(gòu)和安全性能的重視。關(guān)鍵詞：叉車，強(qiáng)度AbstractThelinkgroupcomprisesaconnectingrod,theconnectingrodcover,connectingrodbushing,connectingrodbearingandrodbolts(orscrews).Theconnectingrodgroupundergasforcepistonpincameanditsswingandpistonreciprocatinginertiaforces,themagnitudeanddirectionoftheseforcesarecyclicalchanges.Theconnectingrodbycompression,stretchingandalternatingload.Theconnectingrodmusthaveenoughfatiguestrengthandstructuralstiffness.Thefatiguestrengthisinsufficient,oftencausedbyfractureofconnectingrodortheconnectingrodbolt,resultingindestructionofthemajoraccident.Ifthelackofrigidity,itwillcausedeformationofroundrodbendingdeformationandtheconnectingrod,piston,cylinder,causepartialgrindingbearingandcrankpin.KeyWords:ricethresherthreshing;improveddesign;目錄摘要 IIIAbstract IV目錄 V第1章緒論 1第2章叉車簡介 22.1叉車工作原理 22.2叉車發(fā)展?fàn)顩r及部分功能 32.2.1國內(nèi)外發(fā)展趨勢 52.2.2防翻架的特性 72.2.3頂棚的作用及意義 9第3章叉車結(jié)構(gòu)設(shè)計 113.1叉車設(shè)計 133.2叉車配件設(shè)計 14第4章有限元分析 164.1有限元簡介 164.1.1有限元強(qiáng)度分析簡介 164.1.2有限元模態(tài)分析簡介 164.2前處理 174.3網(wǎng)格劃分 194.4邊界條件設(shè)定 214.5強(qiáng)度分析 224.6模態(tài)分析 23第5章分析結(jié)果 245.1頂棚分析結(jié)論 255.2防翻架分析結(jié)論 25結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 27致謝 28第1章緒論現(xiàn)在，世界上所有的叉車技術(shù)上分為歐洲派和日系派，歐洲派林德叉車為首，特點(diǎn)是走路的系統(tǒng)采用靜壓傳動，車身車架采用單元式，中間硅衰減減震阻尼，車輛微動性能好，噪音低，傳動精度高的特點(diǎn)。日系叉車一般是豐田叉車為首，特點(diǎn)是走路的系統(tǒng)采用液力傳動，車身一體式框架，傳動效率高，制造成本控制的特征。世紀(jì)的年代到2000年前，世界叉車的年銷售額超過40～70萬臺左右。叉車物流裝備，世界經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)的時候，叉車也經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)快速發(fā)展。中國叉車發(fā)展經(jīng)驗的三個階段。第1階段從建國到1978年，中國叉車的起源的階段。1953年上海生產(chǎn)的第一次的非機(jī)動搬運(yùn)車，1958年沈陽電工機(jī)械工廠開發(fā)1.5噸的平衡重式電動叉車，年代上海交通裝卸機(jī)械工廠開發(fā)的首次3噸內(nèi)燃平衡重式叉車、山西機(jī)械工廠開發(fā)的第一次平衡重式1噸汽油叉車。第二階段，1978～2000年，中國叉車行業(yè)規(guī)范，發(fā)展的階段。1981年北京叉車總工廠，大連叉車總工廠的三菱汽車的技術(shù)引進(jìn)，1985年安徽是力量，寶雞叉車中醫(yī)技術(shù)引進(jìn)。1987年剛?cè)龔S軋制14號，16號門機(jī)C型異型鋼。日本的技術(shù)，而叉車行業(yè)的門機(jī)型鋼是焊接CC型變更CJ型。目前國內(nèi)3噸叉車主要的組合的機(jī)種490發(fā)動機(jī)。1995年后叉車一般提高質(zhì)量。第三階段，從2001年開始到現(xiàn)在，在這個階段是中國叉車高速發(fā)展的階段。叉車生產(chǎn)量大幅度提高。2005年，“導(dǎo)入，消化?吸收、創(chuàng)新”的策略，在遼寧宏昌軋鋼廠OEM形式，采用開發(fā)的叉車C，J形門機(jī)異型鋼結(jié)束了中國J型鋼的歷史，并在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了的10模型叉車門機(jī)異型鋼，有力地促進(jìn)了叉車行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量的提高，促進(jìn)了叉車的出口也。現(xiàn)在，中國叉車產(chǎn)品的規(guī)格基本與國際接軌。叉車的范圍從重量達(dá)到了0.5～46噸，高14米達(dá)，基本性地近和國際先進(jìn)水平。第2章叉車簡介2.1叉車工作原理叉車機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件有桿狀、塊狀、偏心輪、偏心軸和曲軸等型式。當(dāng)構(gòu)件上兩轉(zhuǎn)動副軸線間距較大時，一般做成桿狀。

帶兩個轉(zhuǎn)動副的雙副桿結(jié)構(gòu)：帶三個轉(zhuǎn)動副的三副桿結(jié)構(gòu)：桿狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)件應(yīng)盡量做成直桿。有時為了避免構(gòu)件之間的運(yùn)動干涉，也可將桿狀構(gòu)件做成其他結(jié)構(gòu)。帶三個轉(zhuǎn)動副的三副桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計較為靈活，與三個轉(zhuǎn)動副的相對位置和構(gòu)件加工工藝有關(guān)，下圖為8種典型結(jié)構(gòu)形式：2.2叉車叉車發(fā)展?fàn)顩r1），清潔的排放叉車技術(shù)發(fā)展的主要方向2），輕量化，設(shè)計不同品種叉車的發(fā)展趨勢：1），電動叉車市場需求對比例內(nèi)燃叉車、持續(xù)、快速提升。2）、電動叉車的安裝方式，串卷，他勵、交流、永久磁石等順序交替發(fā)展。3）、內(nèi)燃叉車、天然氣叉車清潔排放可以達(dá)到國家，“4”的排放要求。經(jīng)濟(jì)上，約40%的費(fèi)用可以節(jié)省，動力性，蓄能方式，繼續(xù)工作的時間性也出色的電動叉車，因此，日然氣叉車急速的發(fā)展機(jī)遇。4），生產(chǎn)汽油和柴油叉車企業(yè)，國家排放關(guān)注政策和發(fā)動機(jī)的技術(shù)的進(jìn)步，石油價格走勢，總體增長放緩。發(fā)發(fā)2.2.1國內(nèi)外發(fā)展趨勢叉車小頭很多薄壁圓的環(huán)狀構(gòu)造的減少，活塞銷之間的磨損，小頭孔內(nèi)壓入薄肉青銅襯套。小頭和布什鉆孔和牛奶坦克，飛濺的潤滑油泡沫布什和活塞銷配合的表面。叉車軸長棒的事，工作中受力大，那彎曲變形防止，軸必要充分的剛度。因此，汽車發(fā)動機(jī)的叉車軸多采用Ⅰ形截面，Ⅰ形斷面剛度和強(qiáng)度都充分的情況為最小高質(zhì)量、發(fā)動機(jī)采用強(qiáng)化的H形截面。有發(fā)動機(jī)采用叉車小頭噴射冷卻活塞發(fā)動機(jī)機(jī)油，須在軸縱鉆通孔。應(yīng)力集中，以避免，叉車軸和小頭，主要部分的連接大圓弧平滑轉(zhuǎn)移。發(fā)動機(jī)的振動必須降低各缸叉車的質(zhì)量不限制在最小范圍內(nèi)，工廠組裝發(fā)動機(jī)，一般是克計量單位叉車的大，小頭質(zhì)量分組，同樣的發(fā)動機(jī)選用同組叉車。型發(fā)動機(jī)，其左，右兩排對應(yīng)汽缸共用曲軸銷，叉車排列叉車，叉形叉車及主要副叉車三種型式。2.2.2叉車的整機(jī)結(jié)構(gòu)及選擇叉車組件由叉車軸，叉車蓋，小軸套，大軸瓦，螺絲等組成，如上圖所示2.2.3叉車叉車的工作流程叉車的主要損傷的形式是疲勞斷裂和過剩變形。通常疲勞斷裂部位叉車上的3個區(qū)域的高應(yīng)力。叉車的工作條件叉車高強(qiáng)度和抗疲勞性能；另外要求很充分的鋼性和韌性。傳統(tǒng)叉車加工過程中其材料一般45鋼，40Cr和40MnB等調(diào)質(zhì)鋼、硬度高，所以德國汽車企業(yè)的新型叉車C70S6高碳材料，例如微合金非調(diào)質(zhì)鋼，SPLITASCO系列鍛造鋼，F(xiàn)RACTIM鍛造鋼鍛鋼等S53CV-FS（以上都是德國din標(biāo)準(zhǔn)）。合金鋼非常高強(qiáng)度，對應(yīng)力集中敏感的。所以，叉車外形，過度的公畝等必要嚴(yán)格要求，應(yīng)該注意的表面加工提高質(zhì)量疲勞強(qiáng)度，否則高強(qiáng)度合金鋼的應(yīng)用預(yù)期效果不能達(dá)到。第3章叉車設(shè)計3.1叉車原理叉車的身體三部分構(gòu)成，活塞銷連接的部分和叉車小頭；與曲軸連接的部分和叉車大頭，連接小頭大頭貼的桿部稱叉車軸。叉車小頭很多薄壁圓的環(huán)狀構(gòu)造的減少，活塞銷之間的磨損，小頭孔內(nèi)壓入薄肉青銅襯套。小頭和布什鉆孔和牛奶坦克，飛濺的潤滑油泡沫布什和活塞銷配合的表面。叉車軸長棒的事，工作中受力大，那彎曲變形防止，軸必要充分的剛度。因此，汽車發(fā)動機(jī)的叉車軸多采用Ⅰ形截面，Ⅰ形斷面剛度和強(qiáng)度都充分的情況為最小高質(zhì)量、發(fā)動機(jī)采用強(qiáng)化的H形截面。有發(fā)動機(jī)采用叉車小頭噴射冷卻活塞發(fā)動機(jī)機(jī)油，須在軸縱鉆通孔。應(yīng)力集中，以避免，叉車軸和小頭，主要部分的連接大圓弧平滑轉(zhuǎn)移。發(fā)動機(jī)的振動必須降低各缸叉車的質(zhì)量不限制在最小范圍內(nèi)，工廠組裝發(fā)動機(jī)，一般是克計量單位叉車的大，小頭質(zhì)量分組，同樣的發(fā)動機(jī)選用同組叉車。型發(fā)動機(jī)，其左，右兩排對應(yīng)汽缸共用曲軸銷，叉車排列叉車，叉形叉車及主要副叉車三種型式。3.2叉車配件設(shè)計叉車蓋設(shè)計如上圖所示第4章有限元分析4.1有限元簡介4.1.1有限元強(qiáng)度分析簡介數(shù)學(xué)，有限要素法（FEM，F(xiàn)initeElement）是一種求解微分方程邊值問題近似解的數(shù)值技術(shù)。解的時候全體的問題區(qū)域分解，各地區(qū)簡單的部分，這個簡單的部分就和有限的。這是，變分法，誤差函數(shù)最小值生成穩(wěn)定解。類比連接多級微小直線近似日元的思想，有限要素法在內(nèi)的所有可能的方法很多，這些方法稱為有限元的小領(lǐng)域上的簡單方程相連，其更大的地域，推定上的復(fù)雜的方程式。那是解域和許多被稱為有限元的小的相互連接子區(qū)組成，每單元的假設(shè)一個合適的（比較簡單的）近似解解，然后推導(dǎo)這個地區(qū)的總的條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件），其結(jié)果問題解。這是正確理解解，而是近似解，實際問題是比較簡單的問題。大部分的實際問題，正確理解難以得到有限元，計算精度高，它不僅能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，有效的手段工程分析。位移模式選擇有限單元法，選擇節(jié)點(diǎn)移位作為基本的未知量被稱為位移法；選擇節(jié)點(diǎn)力作為基本未知量稱為力法；部分節(jié)點(diǎn)力和一部分的節(jié)點(diǎn)移位作為基本的未知量被稱為混合法。位移法容易實現(xiàn)計算自動化，所以，有限單元法最寬的應(yīng)用范圍位移法。位移法錄用的時候，物體或構(gòu)造物離散化后，單位總的物理量等的位移，應(yīng)變應(yīng)力等節(jié)點(diǎn)位的一部分表示。這個時候單位位移分布收割迫近原函數(shù)的近似函數(shù)說明。通常，有限要素法我們位移坐標(biāo)變量的簡單的函數(shù)。這個函數(shù)被稱為位移模式和位移函數(shù)。分析單元的力學(xué)的性質(zhì)單元的材料的性質(zhì)不同，形狀，尺寸、節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，位置和意義等標(biāo)題，單元節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)移位的關(guān)系式，組合分析的關(guān)鍵的一步。這個時候應(yīng)用彈性力學(xué)的幾何學(xué)的方程式和物理的方程式建立力和位移方程式引導(dǎo)，從而單元剛性矩陣，這是有限要素法的基本步驟之一。計算等價節(jié)點(diǎn)力物體離散化后，假設(shè)力、節(jié)點(diǎn)傳給其他單位單元。但是，實際上的連續(xù)對身體，力量單元的公共傳達(dá)別的單元一邊。因此，這種作用機(jī)體境界上的表面力，體積力和集中力也需要轉(zhuǎn)移等價的節(jié)點(diǎn)，等價的節(jié)點(diǎn)力代替所有的作用在單位的力量。計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，工程的領(lǐng)域，有限要素解析（自愿），越來越模擬真實的工程問題的解決。這些年來，越來越多的工程師，應(yīng)用數(shù)學(xué)者和物理學(xué)家證明這個解采用微分方程（PDE）的方法解決很多的物理現(xiàn)象，這些的微分方程用來說明流動，電磁場和結(jié)構(gòu)力學(xué)等。有限的方法用這些眾所周知的數(shù)學(xué)方程式轉(zhuǎn)化為近似的數(shù)碼圖像。早期的有限的主要關(guān)注的專業(yè)領(lǐng)域，比如應(yīng)力和疲勞，但是，一般來說，是一個物理現(xiàn)象。例如，只是運(yùn)動熱，熱反過來影響一些材料屬性，例如導(dǎo)電率，化學(xué)反應(yīng)速度的粘性等，流體。這種物理系統(tǒng)的結(jié)合是我們所說的多的物理場，分析相比我們單獨(dú)去分析物理場遙遠(yuǎn)復(fù)雜。很明顯，我們必要以上的物理場分析工具。世紀(jì)90年代以前，計算機(jī)資源短缺，物理場模擬僅僅停留在理論的階段，有限要素造型限定是單一的物理場的模擬，最多的是對力學(xué)，發(fā)燒，流體和電磁場的模擬?？吹接邢拊M的命運(yùn)就是單獨(dú)的物理場的模擬。這種情況已經(jīng)開始改變。十經(jīng)過數(shù)年的努力，計算科學(xué)的發(fā)展，為我們提供了更巧妙的快速算法簡潔、更強(qiáng)大的硬件多的物理場的有限要素模擬成為可能。新興的有限要素法多物理場分析，提供新的機(jī)遇，滿足了工程師真實物理系統(tǒng)的求解必要。有限要素很多物理場的解的未來。千言萬語通道下以外顯示多幾個例子物理場的有限元分析未來的一些潛在的應(yīng)用。壓電傳聲器電流轉(zhuǎn)換音響壓力場所，或者反過來，聲場轉(zhuǎn)換電流場。這個裝置是一般用空氣和液體中的音源，比如相控陣麥克風(fēng)，超聲波生物圖像裝置、音響聲納傳感器，生物治療儀等，都可以利用一些的機(jī)械裝置例如噴氣式飛機(jī)壓電馬達(dá)等。壓電傳聲器3個不同的物理場：結(jié)構(gòu)的場，電場和流體中的聲音。只是有很多物理場分析能力的軟件這個模型解。壓電材料的選擇PZT5-H結(jié)晶，這個材料壓電傳感器比較廣泛?？諝夂途w的境界方面，境界條件設(shè)定壓力聲場等于結(jié)構(gòu)場的法線加速度，這樣的壓力空氣中流傳。另外，結(jié)晶地區(qū)空氣壓力的影響，變形。模擬的研究的振幅震蕩200V，頻率是300KHz電流發(fā)生后，結(jié)晶的聲波傳播。這個模型的描述及其完美的結(jié)果表明在任何復(fù)雜的模型下，我們都可以用一系列的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行表達(dá)，進(jìn)而求解。眾多的物理建模的場所不同的優(yōu)勢是在學(xué)校，學(xué)生們直觀以前不看取得的一些現(xiàn)象，簡單易懂的表現(xiàn)也獲得了學(xué)生們的好感度。這是KrishanKumar博士紐約GlassboroRowan高的大學(xué)畢業(yè)的講義傳熱方程課程介紹造型及分析工具的感覺，他的學(xué)生的課題是如何冷卻的摩托車的發(fā)動的情況。Bhatia博士教如何利用“設(shè)計、制造-檢測”的理念做出判斷，問題解決的問題，問題找到。計算機(jī)模擬的應(yīng)用的話，這種方法在課堂上的普及是不可想象的，所以需要的費(fèi)用太大。COMSOLMultiphysics優(yōu)秀的用戶界面，學(xué)生方便設(shè)置傳熱問題，并立即必要的結(jié)果?！拔业哪繕?biāo)是所有學(xué)生都能理解的偏微分方程，的時候，還有這樣的問題，他們已擔(dān)心的是“博士說，“這是必須知道太多的分析工具，總的來說，學(xué)生反映這個模型工具“精彩”。很多優(yōu)秀的高科技工程公司多的物理模擬能幫助保持競爭力場。眾多的物理模型工具工程師場很多虛擬分析每次都需要實物測試。是的，他們是經(jīng)濟(jì)迅速優(yōu)化產(chǎn)品。印度尼西亞的MedradInnovations集團(tuán)，約翰Kalafut博士帶領(lǐng)的研究隊，采用多的物理研究細(xì)長場分析工具，用注射器血細(xì)胞的注射的過程中，這是一種非牛頓的流體，而且非常高剪切速率。通過這次的學(xué)習(xí)，Medrad工程師制造了一個嶄新的裝置，被稱為“前衛(wèi)型血管造影導(dǎo)管剛才的傳統(tǒng)導(dǎo)管相比噴嘴采用，采用擴(kuò)散型噴嘴的新管造影劑更均勻分布。造影劑是去透視拍照時，內(nèi)臟器官病變顯示更加清楚的特殊材料。另一個問題是使用傳統(tǒng)導(dǎo)管中造影劑有很大的速度，甚至可能會損傷血管。前衛(wèi)型血管造影降低血管導(dǎo)管造影劑產(chǎn)生的沖擊力，最小血管損傷的可能性。關(guān)鍵問題是怎么設(shè)計導(dǎo)管的噴嘴形狀優(yōu)化，雙方的流體的速度可以減少構(gòu)造變形。Kalafut的研究小組多物理建模方法利用場層流發(fā)生的力量結(jié)合后應(yīng)力應(yīng)變分析，并且各種各樣的噴嘴的形狀，布局流固結(jié)合分析?！拔覀兊膶嵙?xí)生對不同的流體噴嘴區(qū)域不同的配置，進(jìn)行了分析Kalafut博士”，“這些分析結(jié)果利用這些評價新想法的可能性，并且降低實體模型制造的次數(shù)”。摩擦攪拌焊接（FSW）以來，1991年專利申請被以來，已經(jīng)廣泛，鋁合金焊接。航空工業(yè)最初這些技術(shù)，采用正在研究如何利用那個制造成本降低。摩擦攪拌焊接過程中，一個圓柱軸肩膀和頭的轉(zhuǎn)彎插入工具攪拌兩張的金屬連接。轉(zhuǎn)動軸肩膀和頭攪拌來世熱，但是這個熱還不夠熔化金屬。相反，軟化塑性金屬會形成一道堅實的屏障，會阻止氧氣氧化金屬和氣泡的形成。粉碎，攪拌和擠壓的動作可以使焊縫處的結(jié)構(gòu)比原先的金所屬結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度也原來的2倍。這個焊接裝置可以使用也不同類型的鋁合金焊接?？罩锌蛙嚕ˋirBus）資金很多關(guān)于摩擦攪拌焊接的研究。制造商的大規(guī)模投資和重組的生產(chǎn)線前，Cranfield大學(xué)的PaulColegrove博士利用多的物理場分析工具，幫助理解了加工。第一個研究成果摩擦攪拌焊接的數(shù)學(xué)模型，空中客車公司的工程師”“透視檢查焊接溫度分布和顯微結(jié)構(gòu)的變化。Colegrove博士和他的研究小組編寫的圖形界面的模擬工具的工程師，空中客車直接提取材料的熱屬性和焊縫極限強(qiáng)度。這個摩擦攪拌焊接模擬的過程中，三次元的熱分析和二次元軸對稱的渦流模擬結(jié)合起來。熱分析，熱計算刀表面密度后，結(jié)構(gòu)的熱分布。刀具的位移可以提取，熱的邊界條件和焊接處材料的福爾摩斯屬性。下面是刀表面處的三維熱分布模特到二次元映射。結(jié)合的模型是計算的過程中熱流體的相互作用。為基片的電磁，抵抗和導(dǎo)熱行為結(jié)合花費(fèi)的真正的物理場分析工具。典型的應(yīng)用于半導(dǎo)體的加工與退火的過程中，是一種感應(yīng)加熱的熱利用壁爐，因此半導(dǎo)體晶片生長，這是電子行業(yè)中的一個重要的技術(shù)。眾多的物理場分析工具，指出的整體的基板熱量的遷移，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化和溫度上升導(dǎo)致變形。這樣做可以使用提高回路基板設(shè)計的合理性和材料選擇的合理性。計算機(jī)能力的提高來有限元分析單場分析分析多場變成現(xiàn)實，未來幾年的時間里，很多物理場分析工具是學(xué)術(shù)界和工程界的沖擊。單調(diào)的“設(shè)計－檢查”的設(shè)計方法逐漸被淘汰，虛擬造型技術(shù)是你的思想到遠(yuǎn)方去，通過模擬革新的火花點(diǎn)火。2000年以來，國內(nèi)外非線形構(gòu)造問題數(shù)値解法了大量的研究。修改牛頓-拉愛普生的迭代法的出現(xiàn)，保證計算精度提供了保障。但是，解結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度來說，這種方法很難找到極限點(diǎn)。Wright&amp；Gaylord發(fā)展的虛擬彈簧法保證后極限強(qiáng)度地域構(gòu)造剛性行列正定成功，應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)分析。Bergan等提出了現(xiàn)在的剛度參數(shù)法，抑制臨界地域平衡的反復(fù)進(jìn)一步極限點(diǎn)。Batoz為位移控制依法位移變化過程反求結(jié)構(gòu)內(nèi)力求，從而極限點(diǎn)結(jié)構(gòu)后極限強(qiáng)度響應(yīng)。Riks首次弧長控制法,1981年由Crisfield、Ramm、Powell和Simons們重新評估，然后和修正牛頓-拉愛普生的法相結(jié)合，成功實現(xiàn)了后解極限平衡路徑中的“段”（Snap郭躍-through）問題。高素荷等區(qū)分的網(wǎng)格密度和有限要素解精度的關(guān)系研究。各種各樣的網(wǎng)格密度，不同的單位類型的有限要素動力學(xué)模型和計算結(jié)果正確理解的分析比較，探索研究單位的網(wǎng)格劃分和有限要素解精度的內(nèi)部關(guān)系，保證有限要素解滿足工程實際精度要求的前提下，合理確定的網(wǎng)格密度，效率提高有限要素解析有益的探索。研究證明幾何尖角處，應(yīng)力應(yīng)變大變化的地域，有限元分析應(yīng)選擇適當(dāng)增加高階次單元單元網(wǎng)格密度。這是，無法保證單元的形狀，另外，精度提高精度，可解及加速收斂速度。全自動網(wǎng)格分開，優(yōu)先高階單元。網(wǎng)格區(qū)分和初步的理解的時候，先簡后繁粗后，先精。工程結(jié)構(gòu)一般反復(fù)對稱或軸對稱，鏡像對稱等特點(diǎn)，提高解充分利用效率，反復(fù)和對稱等特點(diǎn)，采用孩子對稱結(jié)構(gòu)和模型解效率和精度提高。4.1.2有限元模態(tài)分析簡介模態(tài)分析研究結(jié)構(gòu)動力特性的一種現(xiàn)代方法，系統(tǒng)的辨別方法是工程的振動的領(lǐng)域的應(yīng)用。模態(tài)機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動特性，每一個模式是特定的固有頻率，阻尼比模態(tài)振型。這些模態(tài)參數(shù)計算和考試從分析，取得的計算和考試分析過程被稱為模態(tài)分析。如果這個分析過程有限元計算方法取了，計算模態(tài)分析稱；如果考試通過采集系統(tǒng)輸入和輸出信號參數(shù)獲得識別模態(tài)參數(shù)，稱為考試模態(tài)分析。通常，模態(tài)分析，考試模態(tài)分析。振動模式的彈性的結(jié)構(gòu)的固有的，全體的特性。模態(tài)分析的方法，通過清醒的構(gòu)造物的容易被影響的頻率范圍內(nèi)的各主要模式的特性，那個對應(yīng)預(yù)言結(jié)構(gòu)內(nèi)外部或內(nèi)部各種：的作用下發(fā)生的實際的振動響應(yīng)。所以，模態(tài)分析結(jié)構(gòu)設(shè)計及設(shè)備故障診斷動態(tài)的重要方法。機(jī)械、建筑、航天飛機(jī)，船舶、汽車等實際的振動模式各自不同。模態(tài)分析提供了各類振動特性研究的有效途徑。首先，構(gòu)造物靜止?fàn)顟B(tài)人為加振，通過測定加振力和響應(yīng)雙通道快速傅立葉變換（FFT）的分析，任意兩點(diǎn)之間的機(jī)械導(dǎo)納函數(shù)（傳遞函數(shù)）。模態(tài)分析理論考試導(dǎo)納函數(shù)擬合的曲線，認(rèn)識構(gòu)造物模態(tài)參數(shù)，建立從而構(gòu)造物模態(tài)模型。模態(tài)疊加原理，已知的各種載荷時間過程的場合，預(yù)言結(jié)構(gòu)物的實際的振動的反應(yīng)過程和反應(yīng)譜。這十幾年，計算機(jī)技術(shù)FFT分析儀，高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和振動傳感器，驅(qū)動程序等的技術(shù)的發(fā)展，得到考試模態(tài)分析的迅速的發(fā)展的影響，機(jī)械、電氣、建筑、水利、航空、航天等眾多產(chǎn)業(yè)部門的重視。已經(jīng)多種等級，各種原理的模態(tài)分析硬件和軟件登場。4.2前處理打開ansys軟件，界面如圖所示點(diǎn)擊Geometry功能選項，將其拖入Projectschematic界面，如上圖所示在AnalysisSystems中點(diǎn)擊StaticStructural功能選項，將其拖入到Geometry旋向框上面，如圖所示，自動生成分析選項界面。導(dǎo)入模型以后，需要對模型賦予材質(zhì)。本結(jié)構(gòu)中，零部件材質(zhì)設(shè)定為結(jié)構(gòu)鋼楊氏模量為2.1e13pa泊松比為0.3如下圖所示，分別對每個零部件進(jìn)行材料設(shè)定 4.3網(wǎng)格劃分 區(qū)分網(wǎng)格前，用戶首先需要對模型中將使用單位設(shè)定。單元的屬性主要是：單元類型，實常數(shù)，材料常數(shù)。典型的實常數(shù)，厚度，截面，高度，梁的慣性等。材料的屬性包括：彈性模量、泊松分布，密度，熱膨脹系數(shù)等。ANSYS為用戶提供了兩種網(wǎng)格分割類型：自由與映射所謂的“自由”的體現(xiàn)，不特定的標(biāo)準(zhǔn)，單元形狀無限制，生成機(jī)體不規(guī)律，基本上適用于所有的模型。自由網(wǎng)格生成的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)位置比較隨意，用戶無法控制。操作方法是打開MeshTool工具欄的自由選擇。用單元形狀于是對面是身體依賴網(wǎng)格區(qū)分。對面的自由，只有網(wǎng)格是四角形的組合也盡量三角形單元組成，或兩者混合。身體有自由、網(wǎng)格單元限制四面體。映射網(wǎng)格區(qū)分要求方面和身體的形狀，一定規(guī)則，且映射面網(wǎng)格只包括三角形的單位和四角形的單位，映射身體網(wǎng)格只包括六面體單元，這就是規(guī)則生成單元形狀形狀，適用規(guī)則的臉和身體。網(wǎng)格映射分，生成單元尺寸依靠，當(dāng)前DSIZEESIZE，KESIZE，LESIZE和ASIZE設(shè)置。Smartsize不能用于映射網(wǎng)格區(qū)分。使用時硬時，不支持映射網(wǎng)格的區(qū)分。這方面是3或4條線圍起來，腋下相等的單元的分割數(shù)必須。如果這方面3條線圍成三條方面的單元的分割數(shù)等于是偶數(shù)，必須要。對邊格數(shù)的差別，平等，或網(wǎng)格邊數(shù)相等，另外的格數(shù)的差是偶數(shù)，網(wǎng)格區(qū)分映射。如果一個方面比4條線圍成，那是直接采用映射網(wǎng)格被分為了，但是，總的線數(shù)量的減少4，其中的一些線配合（add）和連接（concatenated，一種區(qū)分網(wǎng)格時的操作）。代替連接操作（concatenation），拾音器方面的3個或四角點(diǎn)面映射網(wǎng)格，分為它簡化的方法的兩個分映射網(wǎng)格點(diǎn)之間的內(nèi)部連接線。為了得到映射網(wǎng)格，必須在一旁指定相等的線的分割數(shù)（或定義線的分割數(shù)對應(yīng)的接力方式）。不需要所有的線指定分割數(shù)，只要采用映射網(wǎng)格，分程序線的分割數(shù)1根邊，一邊傳達(dá)傳達(dá)給所有的旁邊的網(wǎng)格方面）區(qū)分身體映射網(wǎng)格：為了一個人分割六面體單位，必須滿足?了塊形狀（六面體）、5面體和四方面的體形?對面和定義的單元的分割數(shù)必須等于?如果身體棱柱形和四面的尺寸，三角形方面的單元的分割數(shù)是偶數(shù)·相對緣區(qū)分的學(xué)分，必須等于導(dǎo)入模型以后如上圖所示，打開主界面,對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，點(diǎn)擊mesh功能旋向，右擊插入mesh方法，選擇sizing，即設(shè)定網(wǎng)格大小。設(shè)定整體網(wǎng)格大小為1mm。點(diǎn)擊mesh，軟件對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，劃分結(jié)果如下圖所示：可以看到最終網(wǎng)格劃分效果，以及網(wǎng)格數(shù)量，如下圖：如圖所示，網(wǎng)格總數(shù)量為487658，節(jié)點(diǎn)數(shù)量為170523網(wǎng)格質(zhì)量1004.4邊界條件設(shè)定 網(wǎng)格劃分完畢需要對整體裝置進(jìn)行邊界條件設(shè)定，如下圖所示，為模型固定條件，即模型中某些零部件進(jìn)行固定設(shè)定。設(shè)定軸承外圈上與小棍接觸部分為固定。即fixedsupport另外設(shè)定約束條件，即受力載荷或者位移載荷設(shè)定與軸承外圈接觸的冷碾輥部分以及外部受力打小為2000N如上圖所示4.5強(qiáng)度分析 點(diǎn)solve，軟件對模型進(jìn)行計算，最終計算結(jié)果如下圖第5章分析結(jié)果 5.1頂棚分析結(jié)論 頂棚分析結(jié)果如下：如圖所示為最大主應(yīng)力圖，由圖可知，在有重物下落的時候，頂棚的受力狀況如上圖，中間橫支撐部分有很大的應(yīng)力集中，說明其在整個受力過程中起很大的作用。由上圖可知，在受力過程中，頂棚中間有最大的變形位移，由彩虹圖可以看出各部分分別變形的大小?？梢栽谠O(shè)計過程中給予參考。5.2防翻架分析結(jié)論 由上圖可以知道，防翻架在工作過程中，桿件部分受力最大，變形也是最大，從而可以知道，需要在設(shè)計過程中重點(diǎn)加強(qiáng)桿件部分的力學(xué)強(qiáng)度?？梢圆捎酶邚?qiáng)度的材料或者熱處理加強(qiáng)桿件的強(qiáng)度。結(jié)論一、總結(jié)第一部分，文獻(xiàn)資料的搜集與整理。通過專利網(wǎng)、文獻(xiàn)庫和老師給的資料，了解了當(dāng)前主流的幾種機(jī)車轉(zhuǎn)向架助推器類型。然后根據(jù)文獻(xiàn)資料，綜合分析每種助推器的優(yōu)劣，綜合比較借鑒，初步確定采用撬棍杠桿式助推方式。第二部分，確定局部和整體方案。進(jìn)一步分析撬棍式助推器的助推方式，及需要哪些相配合的機(jī)構(gòu)，將助推器分為執(zhí)行系統(tǒng)、系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)三部分。然后先對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行理論受力分析，分析其位移量。借此計算出部分齒輪減速的比和需要的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，從而確定電機(jī)選型，至此部分和驅(qū)動部分也同時確定下來。第四部分，各部件具體機(jī)構(gòu)設(shè)計和校核。根據(jù)前面三章的內(nèi)容，確定執(zhí)行系統(tǒng)、系統(tǒng)各部件的具體結(jié)構(gòu)尺寸，確定軸上零件的定位和裝配方式，最后選擇合適的軸承并對各部件進(jìn)行校核。二、設(shè)計的不足之處這次的設(shè)計還只是階段性的，助推器的結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)行局部優(yōu)化，中間的系統(tǒng)也有很多不同的方案可以選擇，比如選擇齒輪代替鏈傳，三、個人體會畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年期間最后一次正式的機(jī)構(gòu)設(shè)計了，可以說是跨出大學(xué)校園的最后一步。需要考察自己大學(xué)期間學(xué)習(xí)的各項專業(yè)技能和課程知識，并且要綜合運(yùn)用，對自己也是一次全面的提高。因為考研的關(guān)系，很多時間被占用了，所以畢業(yè)設(shè)計的時間比較緊，中間過程略顯倉促。剛開始做課題使并沒有什么頭緒，不知道從哪里下手。就像無頭的蒼蠅，這里做一些，那里做一些，其中受力分析就做了很多遍，事實證明這些都是無用功。后來跟指導(dǎo)老師溝通了很多次，確定下來步驟。先綜合分析助推器的總體結(jié)構(gòu)，分成幾部分，比如驅(qū)動、、執(zhí)行部分，這樣就有了一個大的方向。因此，我體會到初步設(shè)計必須確定每一部分的工作，由大到小，先分析結(jié)構(gòu)，再對結(jié)構(gòu)的運(yùn)動和動力性能綜合分析，不斷的修正、不斷的改進(jìn)，這樣才能做出完整的設(shè)計。參考文獻(xiàn)[1