打夯机的三维设计与研究毕业论文.doc

打夯机的三维设计与研究毕业论文 目 录 1绪论 1 1.1CAE技术的发展 1 1.2蛙式打夯机的概述 1 1.3本课题的主要工作 2 2蛙式打夯机总体参数设计计算 3 2.1确定偏心块质量 3 2.2确定电动机功率 3 2.3第一对带轮的设计 4 2.3.1带传动设计 4 2.3.2选取带型 4 2.3.3确定带轮的基准直径并验证带速 4 2.3.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 5 2.3.5确定带的根数z 5 2.3.6确定带轮的结构和尺寸 5 2.3.7计算压轴力 5 2.4第二对带轮的设计计算 7 2.4.1带传动设计 7 2.4.2选取带型 7 2.4.3确定带轮的基准直径并验证带速 7 2.4.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 8 2.4.5确定带的根数z 8 2.4.6确定带轮的结构和尺寸 9 2.4.7计算压轴力 9 3轴的设计计算键的选择 10 3.1轴1的设计与校核 10 3.1.1求作用在带轮上的力 10 3.1.2 初步确定轴的最小直径 10 3.1.3 轴的结构设计 11 3.1.4 求轴上的载荷 12 3.1.5 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 13 3.1.6 精确校核轴的疲劳强度 13 3.2 轴2的设计 17 3.2.1初步确定轴的尺寸 17 3.2.2 带轮4上轴的整体设计 17 4蛙式打夯机的三维建模及运动仿真 22 4.1零件建模 20 4.1.1偏心块建模 20 4.1.2带轮的三维建模 21 4.1.3夯头体的三维建模 22 4.1.4 其余零件建模 23 4.2蛙式打夯机的三维装配 24 4.3 蛙式打夯机的运动仿真 27 5 ANSYS有限元分析 28 5.1有限元分析软件简介 28 5.2分析步骤 28 5.2.1 导入模型 28 5.2.2 网格划分 28 5.2.3 建立约束条件 29 5.2.4 施加载荷 29 5.2.5 分析求解 30 5.2.6 结果分析 31 1绪论 1.1CAE技术的发展 “CAE即计算机辅助工程是用计算机辅助求解复杂丁程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法” [1]。它的特点是以工程和科学问题为背景，建立计算模型并进行计算机仿真分析。一方面，CAE技术的应用，使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题，通过计算机数值模拟得到满意的解答；另一方面，计算机辅助分析使大量繁杂的方程分析问题简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了低水平重复的工作，使工程分析更快、更准确。在产品的设计、分析、新产品的开发等方面发挥了重要作用，同时CAE这一新兴的数值模拟分析技术在国外得到了迅猛发展，又推动了许多相关的基础学科和应用科学的进步。 随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4c系统(CAD，CAE，CAPP／CAM)的重要环节。CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)和CAPP(计算机辅助工艺)等都属于计算机辅助工程(CAE)，而计算流体动力学CFD和有限元分析(FEA)等则是支撑CAE的分析工具和手段。采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型。完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应力、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图。这一过程叫做CAE的后处理。 CAE的理论基础有限元法：20世纪40年代起源于土木工程和航空工程中的弹性和结构分析问题的研究。它的发展可以追溯到Alexander Hrennikoff(1941)和Richard courant(1942)的工作，他们的方法具有共同的本质特征：利用网格离散化将一个连续区域转化为一族离散的子区域，通常叫做元。HrenfIikofr的丁作离散用类似于格子的网格离散区域；Courant的方法将区域分解为有限个三角形的子区域，用于求解来源于圆柱体转矩问题的二阶椭圆偏。Courant的贡献推动了有限元的发展。1