麻花钻的建模和有限元分析毕业设计论文(编辑修改稿)

麻花钻的建模和有限元分析毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等功能。 Pro/ENGINEER 还提供了全面集成紧密的产品开发环境。 是一款有设计到生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化。 基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库 功能的综合性 MCAD 软件。 Pro/ENGINEER 中麻花钻的三维建模 创建毛坯 单击文件 新建命令，弹出新建对话框。 在其中选择零件和实体单选按钮，在名称文本框中输入 zuantou，单击确定按钮，进入特征创建环境。 如图 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 12 页 共 66 页 图 创建环境选择 创建拉伸特征。 在工具栏单击拉伸按钮，弹出拉伸操控面板，在操控面板内单击放置按钮，然后但单击定义，弹出草绘对话框。 定义草绘平面，如图所示，单击草绘按钮，进入草绘环境。 如图 图 草绘平面选取 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 13 页 共 66 页 单击圆心和圆点按钮，绘制直径为 20mm 的圆，作为拉伸截面，如图 所示。 图 拉伸截面 单击确定按钮，在操控面板内输入深度值为 238，单击确定按钮完成。 如图 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 14 页 共 66 页 图 拉伸圆柱 单击倒圆角按钮，选取靠近 top面的边界线，在操控面板内定义如图 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 15 页 共 66 页 图 面的选取 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 16 页 共 66 页 图 刀柄倒角 创建螺旋槽 创建螺旋线，单击编辑 包络命令，单击操控面板内的定义按钮，选择草绘平面。 如图 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 17 页 共 66 页 图 草绘平面的选取 设置包络的圆点，绘制图形如图 所示 图 包络原点的放置 单击确定按钮，绘制的包络曲线如图 所示。 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 18 页 共 66 页 图 包络曲线 单击可变剖面扫描，设置操控面板如图 所示 图 螺旋槽特征选取 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 19 页 共 66 页 绘制扫描截面如图 所示 图 扫描截面 单击确定按钮，去除材料，效果如图 所示。 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 20 页 共 66 页 图 单一螺旋槽的创建 选择可变扫描特征，单击编辑 阵列，选择中心轴为旋转轴，阵列个数为 2 ，角度为 180，单击确定，结果如图 所示。 图 双螺旋槽的创建 创建横刃 单击曲线按钮 经过点 确定 选择点 确定，得到横刃曲线如图 所示。 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 21 页 共 66 页 图 横刃曲线段选 取 单击平面按钮，已 top 面为基准，穿件 dtm1 基准面，如图 所示，便宜距离为. 图 面的创建 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 22 页 共 66 页 单击草绘按钮，已 DTM1 面为草绘平面，选择呢草绘命令，参照选择两个端点，绘制圆弧。 如图 所示。 图 圆弧的绘制 .单击边界混合按钮，选择一圆弧和横刃直线，单击确定，如图 所示。 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 23 页 共 66 页 图 单边混合 选择编辑命令，实体化，如图 所示。 图 单边实体化 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 24 页 共 66 页 对另外一边用同样的方法进行实体化，如图 所示。 图 横刃的创建 对横刃进行修改 ，螺旋槽收尾，完成结果如图 所示。 图 麻花钻 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 25 页 共 66 页 4 有限元数值分析理论与 ansys 软件介绍 有限元方法分析过程概述 有限元法的基本思想是：把要分析的连续体离散化，即将连续体变换成为有限个单元所组成的组合体，这些单元体之间只是通过结点来连接和制约。 当连续体受到外力作用发生变形时，组成它的各个单元也将发生变形，因而各个结点要产生不同程度的位移，这种位移称为结点位移。 在有限元中，常以结点位移作为基本未知量。 并对每个单元根据分块近似的思想，假设一个简单的函数近似地表示单元内位移的分布 规律，再利用力学理论中的变分原理或其他方法，建立结点力与位移之问的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程，从而求解结点的位移分量。 然后利用插值函数确定单元集合体上的场函数。 连续体的离散化 首先应根据连续体的形状选择最能完满地描述连续体形状的单元。 常见的单元有：杆单元，梁单元，三角形单元，矩形单元，四边形单元，曲边四边形单元，四面体单元，六面体单元以及曲面六面体单元等等。 其次，进行单元划分，单元划分完毕后，要将全部单元和结点按一定顺序编号，每个单元所受的荷载均按静力等效原理移植到结点 上，并在位移受约束的结点上根据实际情况设置约束条件。 单元分析 建立各个单元的结点位移和结点力之问的关系式。 3 程组，揭示结点外荷载与结点位移的关系，从而用来求解结点位移。 ANSYS 软件介绍 ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 26 页 共 66 页 析软件。 由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国 ANSYS 开发，它能与多数 CAD 软件接口，实现数据的共享和交换，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I － DEAS, AutoCAD 等， 是现代产品设计中的高级 CAD 工具之一。 软件功能简介 软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。 前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显 示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。 软件提供了 100 种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。 前处理模块 PREP7 双击实用菜单中的“ Preprocessor” ，进入 ANSYS 的前处理模块。 这个模块主要有两部分内容：实体建模和网格划分。 实体建模 ANSYS 程序提供了两种实体建模方法：自顶向下与自底向上。 自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球、棱柱，称为 基元，程序则自动定义相关的面、线及关键点。 用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块、球、锥和柱。 无论使用自顶向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而“雕塑出”一个实体模型。 ANSYS 程序提供了完整的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。 在创建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量。 ANSYS 程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。 自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图元向上构 造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关的线、面、体。 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 27 页 共 66 页 网格划分 ANSYS 程序提供了使用便捷、高质量的对 CAD 模型进行网格划分的功能。 包括四种网格划分方法：延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。 延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。 映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分，然后选择合适的单元属性和网格控制，生成映像网格。 ANSYS 程序自由网格划分器功能是十分强大的，可对复杂模型直接划分，避免了用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。 自适应网 格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后，用户指示程序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析计算、估计网格的离散误差，直至误差低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。 求解模块 SOLUTION 前处理阶段完成建模以后，用户可以在求解阶段获得分析结果。 点击快捷工具区的 SAVE_DB 将前处理模块生成的模型存盘，退出 Preprocessor ，点击实用菜单项中的 Solution ，进入分析求解模块。 在该阶段用户可以定义分析类型、分析选项、载荷 数据和载荷步项，然后开始有限元求解。 ANSYS 软件提供的分析类型如下： 结构静力分析 用来求解外载荷引起的位移、应力和力。 静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。 ANSYS 程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。 结构动力学分析 结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。 与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。 ANSYS 可进行的结构动力学分析类型包括： 瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。 结构非线性分析 陕西理工学院毕业 设计 论文 第 28 页 共 66 页 结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。 ANSYS 程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。 动力学分析 ANSYS 程序可以分析大型三维柔体运动。 当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。 热分析 程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。 热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分 析。 热分析还具有可以模拟材料。