ANSYS连杆机构运动分析实例曲柄滑块机构2.docx

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ANSYS连杆机构运动分析实例曲柄滑块机构2

连杆机构运动分析实例—曲柄滑块机构15例第][本例提示对连杆机构进行运动学分析的方法、步骤和过程，并使用解介绍了利用ANSYS析解对有限元分析结果进行了验证。

着重介绍了曲柄滑块机构模型的创建以及约束的施加方法，介绍了三维铰链单元COMBIN7的使用方法。

15.1概述其关键在本分析仍然属于瞬态动力学分析，分析过程与普通的瞬态动力学分析基本相同。

COMBIN7的创建，现在此简单介绍。

于三维铰链单元

COMBIN7图三维铰链单元15-1

、用以定义和JCOMBIN7单元属于三维单元，有5个节点，分别是活跃节点I三维铰链LINK并且分属于和J应该位置重合，活跃节点L和M（图15-1）。

I控制节点铰链轴的节点K、没有定义，则铰链轴为全球笛卡尔是一个单元或单元集合。

如果节点K和AB，LINKA和Bz轴。

坐标系的帮助文档。

单元的进一步内容请参阅三维铰链COMBIN7ANSYS另外，本分析必须将大变形选项打开。

问题描述及解析解15.2

=250所示为一曲柄滑块机构，曲柄长度R图15-2，曲柄为e=200mm、偏距=620、连杆长度mmLmm曲柄滑块机构15-2图

153

例第15连杆机构运动分析实例—曲柄滑块机构

随时间变化情况。

、加速度a，求滑块3的位移s、速度vn原动件，转速为=30r/min3313

[5][6]，该问题的解析解十分复杂，使用不太方便。

本例用图解法解决根据机械原理的知识的位移3问题，由于过程比较繁琐，而且只是为了验证有限元解的正确性，所以，关于滑块变化情况的图形没有必要给出。

在这里只求解了以下数据：

ts、速度v、加速度a随时间333

。

滑块的行程H=535.41mm?

?

180?

。

由于机构=19.43°，于是机构的行程速比系数机构的极位夹角为θ242.K?

?

1

?

?

?

180K60空回，s一个工作循环周期为s，所以机构工作行程经历的时间108T?

1T?

.2?

T?

11?

Kn1s。

行程经历的时间892.?

T?

T0T?

1215.3分析步骤改变工作名15.3.1

在的对话框，示ChangeUtilityMenu→File→Jobname。

弹出图15-3所取拾菜单Ok”按钮。

[/FILNAM]“”文本框中输入EXAMPLE15，单击“

改变工作名对话框图15-3改变工作名对话框图15-3

15.3.2定义参量所示的对话框，在15-4Parameters→ScalarParameters。

弹出图→拾取菜单UtilityMenu文本按钮；再在“单击“Accept”Selection”，文本框中输入”“SelectionPI=3.1415926

参量对话框15-4图单元类型对话框15-5图

25154例ANSYS在机械工程中的应用

（曲柄、OMGA1=30（连杆长度）、E=0.2（偏距）框中依次输入R=0.25（曲柄长度）、L=0.62AY=0、、FI0=ASIN（E/（R+L））、AX=0、转速）T=60/OMGA1（曲柄转动一周所需时间，单位：

s）、CX=（R+L）*COS（FI0）B坐标）、BX=R*COS（FI0）（铰链A坐标）、、BY=-R*SIN（FI0）（铰链”所示的对话框的“Close”按钮；最后，单击图15-4AcceptCY=-E（铰链C坐标），同时单击“按钮。

15.3.3创建单元类型所示的。

弹出图15-5Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete拾取菜单MainMenu→，在”CombinationAdd”按钮；弹出图15-6所示的对话框，在左侧列表中选“对话框，单击“”“按钮；再在左侧列表中选StructuralBeam”，单击“Apply”“右侧列表中选Revolutejoint7”按所示的对话框的“CloseOk单击“”按钮；单击图15-53Delastic4在右侧列表中选“”,

单元类型库对话框15-6图钮。

定义材料特性15.3.4

所示。

MaterialModels弹出的图15-7→→→拾取菜单MainMenuPreprocessorMaterialProps

材料模型对话框15-7图

155

第15例连杆机构运动分析实例—曲柄滑块机构

15-8“Isotropic”，弹出图”、“Linear”、“Elastic”、的对话框，在右侧列表中依次双击“Structural（泊0.3文本框中输入PRXY”文本框中输入2e11（弹性模量），在“”EX所示的对话框，在“所示，弹出图”15-9，单击“Ok”按钮；再双击右侧列表中“Structural”下“Density松比），单0，即不考虑各杆的惯性力）的对话框，在“DENS”文本框中输入1e-14（密度。

近似为所示的对话框。

15-7击“Ok”按钮。

然后关闭图

材料特性对话框15-8图定义密度对话框图15-9

15.3.5定义实常数所示。

弹出图15-10→RealConstants→Add/Edit/DeleteMainMenu拾取菜单→Preprocessor，”在列表中选择“Type1COMBIN7弹出图的对话框，单击“Add”按钮，15-11所示的对话框，、，在“K1”Ok”按钮，弹出图15-12所示的对话框（注：

图中对该对话框作了删节）单击“按钮；返回到图”01E3、、1E3、，单击“Ok1E9K4、K3、K2“”“”“”文本框中分别输入

选择单元类型对话15-11图定义实常数对话图15-10

25156例ANSYS在机械工程中的应用

Type在列表中选择“Add”按钮，弹出图15-11所示的对话框，15-10所示的对话框，再次单击“，15-13所示的对话框（注：

图中对该对话框作了删节）2BEAM4”，单击“Ok”按钮，弹出图、1.3333E-84E-4、1.3333E-8、TKY”、“TKZ”、“”文本框中分别输入IYYAREA在“”、“IZZ”、“”按钮。

按钮；返回到图15-10所示的对话框，单击“Close0.02、0.02，单击“Ok”

）设置实常数对话框（2图15-13）15-12图设置实常数对话框（115.3.6创建节点。

弹出图CS→InActive→Modeling→Create→Nodes→拾取菜单MainMenuPreprocessor，,0”文本框中分别输入AX,AY”文本框中输入所示的对话框，在“NODE1，在“X,Y,Z15-14，BX,BY,0，在“2X,Y,Z”文本框中分别输入单击“Apply”按钮；在“NODE”文本框中输入，,0,Z”文本框中分别输入BX,BYX,Y”按钮；在“NODE”文本框中输入3，在“Apply单击“，CX,CY,0,Z4，在“X,Y”文本框中分别输入”文本框中输入”单击“Apply按钮；在“NODE，,-1”文本框中分别输入BX,BYX,Y,Z在5”“按钮；”“单击Apply在NODE文本框中输入，“按钮。

”Ok单击“

157

例连杆机构运动分析实例—曲柄滑块机构第15

创建节点的对话框图15-14

指定单元属性15.3.7

弹出。

→ElemAttributesCreate→Modeling→→Elements拾取菜单MainMenu→Preprocessor”MAT”，选择下拉列表框“1COMBIN715-15图所示的对话框，选择下拉列表框“TYPE”为“”按钮。

，单击“1”Ok为“1”，选择下拉列表框“REAL”为“

单元属性对话框15-15图

创建铰链单元15.3.8

→NumberedElements→→AutoModelingMenu拾取菜单Main→Preprocessor→→Create按钮，于是在节”，单击“ThruNodes。

弹出拾取窗口，在拾取窗口的文本框中输入2,3,5Ok点）创建了一个铰链单元。

B32点和处（即指定单元属性15.3.9

25158例ANSYS在机械工程中的应用

。

弹出→ElemAttributes→Create→Elements→拾取菜单MainMenu→PreprocessorModeling

瞬态分析选项对话框图15-16

”MAT”为“2BEAM4”，选择下拉列表框“图15-15所示的对话框，选择下拉列表框“TYPEOk”按钮。

2”，单击“REAL为“1”，选择下拉列表框“”为“15.3.10创建梁单元→Elements→Create→→用来模拟各个杆，拾取菜单MainMenu→PreprocessorModeling”1,2，单击“ApplyAutoNumbered→ThruNodes。

弹出拾取窗口，在拾取窗口的文本框中输入个梁22个梁单元，，单击“Ok”按钮。

于是创建了按钮；再在拾取窗口的文本框中输入3,4点处铰链单元连接。

单元由B指定分析类型15.3.11

”“NewanalysisNewAnalysis。

在弹出的→拾取菜单MainMenu→Solution→AnalysisTypeTransient“按钮，在随后弹出的单击“Ok”，为选择对话框中，“TypeofAnalysis”“Transient”按钮。

Analysis”对话框中，单击“Ok”打开大变形选项15.3.12

所示的对15-16。

AnalysisType→AnalysisOptions弹出图→→拾取菜单MainMenuSolution按钮。

”Ok”打开，单击“NLGEOM话框，将“

159

连杆机构运动分析实例—曲柄滑块机构例第15

15.3.13确定载荷步时间和时间步长。

弹出→Time-TimeStepSolution→LoadStepOpts→Time/Frequenc→拾取菜单MainMenu

确定载荷步时间和时间步长对话框图15-17

”文本框，在“DELTIMTimeStepsize“TIME”文本框中输入T图15-17所示的对话框，在

按钮。

Ok”KBCT/70，选择“”为“Ramped”，单击“中输入确定数据库和结果文件中包含的内容15.3.14

。

弹出图FileCtrlsOutput→DB/ResultsStep→拾取菜单MainMenuSolution→LoadOpts→单击,Everysubstep”，选中“Items”为“所示的对话框，选择下拉列表框“15-18ItemAll”

数据库和结果文件控制对话框15-18图

25160例ANSYS在机械工程中的应用

按钮。

“Ok”

设定非线性分析的收敛值15.3.15

。

弹出图CritNonlinear→Convergence→Menu→SolutionLoadStepOpts→拾取菜单Main

非线性收敛标准定义对话框15-20图

”右侧两所示的对话框，在“Lab15-19所示的对话框，单击“Replace”按钮，弹出图15-20”TOLERV，在“ALUE”文本框中输入1，在“个列表中分别选择“Structural”和“ForceF”文本框中输入0.1，单击“Ok”

所示的按钮。

返回到图15-19按钮，Add”对话框，单击“所示的对话15-20再次弹出图”右侧两个列表中框，在“Lab和”“分别选择Structural”，在“VALUEM“Moment””TOLER1，在“