基于ANSYSWorkbench对凸轮结构动力学分析.doc

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1、基于ANSYSWorkbench对凸轮结构动力学分析作者：王飞黄志鹏刘兴来源：《科技视界》2018年第21期        【摘要】本文以凸轮上的应力变化和杆的末端输出力为研究对象，进行了刚柔耦合的凸轮传动过程应力分布分析，最后观察计算结果发现，在整个过程中最大应力出现在小圆与杆接触的时候，但小于凸轮材料的屈服强度，所以结构在传动过程中，并不会因为应力过大而导致凸轮的损坏。通过研究杆末端输出力的过程曲线，发现在凸轮与杆刚接触进行传动的时候，力有出现上下震荡的情况。最后对于该结构传动结果，本文还提出了改善的方案。        【关键字】凸轮结

2、构；应力分布；有限元分析        中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：2095-2457（2018）21-0037-002        DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.21.017        【Abstract】Inthispaper，thestressonthecamandleverattheendoftheoutputforceastheresearchobject，hascarriedonthecoupledstressdistributionanalysisofcamt

3、ransmissionprocess，thelastobservationresultsfoundthatthemaximumstressappearsinthewholeprocessinasmallcircleincontactwiththerod，butlessthantheyieldstrengthofcammaterial，sothestructureintheprocessoftransmission，willnotcausethedamageofthecambecauseofthestress.Bystudyingtheproc

4、esscurveoftheoutputforceattheendoftherod，itisfoundthatwhenthecamisincontactwiththerodfortransmission，theforcewilloscillateupanddown.Finally，animprovedschemeisproposedforthetransmissionresultsofthestructure.        【Keywords】Camstructure；Stressdistribution；Finiteelementanaly

5、sis        0引言        凸轮结构在机械设计中常被用于储能结构出现在锻压或者模具机器之中。当凸轮用于控制机构时，可以有效的控制执行机构的自动循环工作，其具有构建数量少，空间体积小的优点。此外，由于其为将旋转运动转化为直线运动的过程可以通过改变凸轮的外轮廓而实现，所以被运用的非常广泛。但是凸轮传动机构属于高副机构，其在传动过程中也有很多的不确定性。本文对于某型号的机械手中的凸轮机构机械传动过程的分析，从而来了解凸轮在传动过程中的应力分布与力的传递情况。        1凸轮有限元模型建立        1.1凸轮结构介绍   

6、     在本文中，将机械手中的凸轮结构简化为如图所示的凸轮传动结构。图中1为凸轮结构，其围绕偏心圆旋转，图中3机构被视为固定在地面上的机构，来引导杆2在被凸轮1撞击之后的上下运动。在凸轮的偏心圆出安装电机，电机以固定的转矩对凸轮进行输出。对于该机构中的材料采用的是结构钢，其屈服强度为930MPa。        1.2网格划分        在凸轮的旋转传动过程中，主要的应力应变一般都是出现在凸轮1与杆2的接触部位，而且在本文中只分析凸轮在传动过程中的应力应变情况，所以在画网格的过程中将        凸轮内部的网格划分的较为粗略一点，而在

7、凸轮与杆接触表面的网格划分的需要密集一些，这样可以使在计算过程中所得到的结果更加符合实际情况[3]。具体网格划分如图2所示，最终等到单元数为个，节点数为个。        1.3施加边界条件和载荷        根据现有的文献了解到凸轮的传动过程中，凸轮属于容易磨损的机械元件，所以在分析过程中应将凸轮设置为柔性机构，而杆设置为刚性机构，这样的设置可以使得后续的有限元分析的结果更加符合实际传动结构。具体设置如图2、3所示。        此外，为了更好的探索到在固定转矩下的凸轮机构的杆末端所输出的力的变化规律，在原来的模型中又加入了弹簧，弹簧的

8、一端连接杆的末端，另一端则与大地相连。这样就可以在传动过程中，通过观察弹簧的伸长量变化来获得杆末端的输出力的大小。        2结果分析        2.1瞬