应用有限元法建立两类机床有限元模型对其热特性进行分析与结构优化设计毕业论文(草稿版)(编辑修改稿)

应用有限元法建立两类机床有限元模型对其热特性进行分析与结构优化设计毕业论文(草稿版)(编辑修改稿)内容摘要：

都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。 2． 基于 特征建模 Pro/E 是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。 这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 3． 单一数据库（全相关 ） Pro/Engineer 是建立在统一基层上的 数据库上，不象一些传统的 CAD/CAM 系统建立在多个数据库上。 所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。 换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。 例如，一旦工程详图有改变， NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。 这种独特的 数据结构 与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。 这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。 CK1416 数控车床主轴 3D 建模 CK1416 数控车床主轴的热特性有限元分析 一． ProE 和 ANSYS 简介 ANSYS 有限元 软件 包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。 因此它可应用于以下工业领域： 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、 微机电系统 、运动器械等。 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。 现主要就 ANSYS 热分析进行讨论： 热分析一般是单独进行的，其后往往还要进行结构分析，计算由于热膨胀或收缩不均匀引起的应力。 热分析包括以下类型： （ 1） 相变（融化及凝固），即金属合金在温度变化时的相变， 如铁合金中马氏体与奥氏体的转变。 （ 2） 内热源 (例如电阻发热 )，存在热源问题，例如在加热炉中试件进行加热。 （ 3） 热传导，是热传递的一种方式，当相接处的两物体存在温度差时发生。 （ 4） 热对流，是热传递的一种方式，当存在流体，气体和温度时发生。 （ 5） 热辐射，是热传递的一种方式，只要存在温度差时九发生，可以在真空中进行。 二． 数控车床主轴设计 经查阅资料可得知 CK1416 车床的主轴的相关尺寸，现如下： 三． 车床主轴热分析 有限元热分析基础 1 传热学经典理论 热分析遵循热应力学第一定律，即能量守恒定律：对于一个封闭的系统（没有质量 的流入或流出） PEKEUWQ  式中： Q —— 热量； W —— 作功； Δ U—— 系统内能； Δ KE —— 系统动能； Δ PE —— 系统势能。 对于大多数工程传热问题： Δ KE=Δ PE=0； 通常考虑没有做功， W=0，则： Q=Δ U； 对于热稳态分析： Q=Δ U=0，即流入系统的热量等于流出的热量； 对于瞬态热分析：dtdUq，即流入或流出的热传递速率 q 等于系统内能的变化。 2 三种基本热传递方式 1） 热传导 当物体内部存在温差，即存在温度梯度时，热量从物体的高温部分传递到低温部分；而且不同温度的物体相互接触时热量会从高温物体传递到低温物体。 这种热量传递的方式称为热传导。 图 41 热传导示意图 如图 41 所示，图中左右两表面均维持均匀温度，分别为 hotT 和 coldT ， hotT ›coldT ，热量从左侧平面向右侧平面传递，且满足以下关系式： d TTKAtQ col dhot )(  式中： Q 为时间 t 内的传热量或热流量， K 为热传导率或热传导系数， T 为温度，A 为平面面积， d 为两平面之间的距离。 上式所表达的即为傅里叶定律，又称为热传导基本定律。 2）对流 热对流是指固体的表面与。