2009届 机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）
在此引入具有6个自由度的SHELL163壳单元，对 shell163单元，单元为均匀厚度，定义节点 1处的壳厚为0.1，选择 S/Rco-rotational Hughes-Liu面内多积分点改进型单元算法，以消除某种沙漏模态。
在定义材料属性时，将材料3，材料4（即由SHELL163组成的单元）定义为刚性体，并约束刚性体X、Y、Z三个方向的平移自由度和ROTX、ROTY绕两个轴的旋转自由度。这是因为被定义为刚性体的单元可以大大缩短有限元分析时间，在定义刚性体后，刚性体的材料性质都集中在单元的质心上，在施加转动载荷时，直接施加在刚体的质心上，使刚体绕质心旋转，即将凸轮中心面和转盘中心面定义为刚体，并对其进行约束和施加载荷后，转盘和凸轮分别绕自己的中心轴线旋转。
在按钮：
下，定义单元类型1，SOLID164；单元类型2，SOLID 164；单
下，定义实常数1、2，下，定义材料属性：材料
元类型3，SHELL163；单元类型4，SHELL 163。然后更改SHELL 163单元的关键字，选择 S/Rco-rotational Hughes-Liu面内多积分点。在按钮设置SHELL163单元节点1处的厚度为0.1。在按钮
料号3，4为刚体，并约束其x、y、z、rotx、roty方向的自由度。
号1为凸轮，材料号2为转盘，材料号3为凸轮内圈表面，材料号4为转盘内圈表面，其中设置材
4.4 划分有限元网格
在ANSYS/LS-DYNA中，有限元模型的大小决定了计算时间，随着模型自由度的增加，计算时间加大，所以要尽量避免结构中的一个小单元而使得整体计算时间增长，为了满足足够的计算精度，同时又考虑到计算机时间，由于凸轮机构的不规则性导致了扫掠划分网格的困难，故采用部分自由划分网格的方式：接触区和整个凸轮采用扫掠划分网格，其他部分采用自由划分网格。
划分网格具体步骤如下： 在主菜单
下，点击
，在弹出的图4-7中，设置如图，点击，在弹出的图4-8中，选择相应的材料号1，
OK后，选中凸轮和凸轮轴，点击
图4-7 选择凸轮实体 图4-8 设置换分网格参数
单元类型1，实常数1，单元所在坐标系，设置整体单元尺寸大小为0.006，扫略划分网格。
用同样的方法，选中转盘上在转动过程中可能与凸轮接触的四个滚子，选择相应的材料号2，
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贺国军:基于LS-DYNA的平行分度凸轮机构的应力分析
单元类型2，实常数2，单元所在坐标系，扫略划分网格；设置整体单元尺寸大小为0.012，选中剩余的实体，选择相应的材料号2，单元类型2，实常数2，单元所在坐标系，划分网格；之后，划分凸轮刚体单元，选中凸轮轴内圈表面，选择相应的材料号3，单元类型3，实常数1，单元所在坐标系，划分网格；最后，划分转盘刚体单元，选中转盘内圈表面，选择相应的材料号4，单元类型4，实常数2，单元所在坐标系，划分网格。最后获得完整的有限元模型如图4-9。
图4-9 划分网格后的有限元模型
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第五章 施加载荷
平行分度凸轮在实际工作中，凸轮作匀速转动，转盘作改进正弦加速度运动。考虑到凸轮对滚子的压力较大，冲击载荷也一直处在变化之中，所以，需要驱动电机的功率满足一定的要求，并避免电机的震动而引起的凸轮瞬时载荷过大，对凸轮造成损坏。
5.1 创建PART
在ANSYS/LS-DYNA中，不同的体是通过不同的PART来界定的，即把具有相同的材料属性、单元类型和实常数的一组单元（或称为单元组）定义为具有唯一编号的PART，根据凸轮转动的需要，共定义四个PART,将前述的材料号1、2、3、4划分的四组单元分别定义为PART1、PART2、PART3、PART4，其中，不同的PART具有不同的属性。
在按钮PART,如图5-1。
下，选择
，创建四个
图5-1 创建四个PART 5.2 定义接触 在ANSYS/LS-DYNA中没有接触单元，而是通过在运动过程中可能接触的PART，在他们之间建立接触，ANSYS/LS-DYNA中提供了18种接触类型供用户选择，用户只需根据具体的工程需要来设置相关参数，满足实际要求。在定义接触时，选择接触面和目标面为凸轮PART1和转盘PART2，选用面-面（STS）接触，接触算法用罚函数法。并设置参数为：静摩擦系数为0.1，动摩擦系数为0.1，指数衰减系数为0，粘性系数为0，临界粘性阻尼系数为0，接触时间在0-10000000s之间，接触刚度为0.1，其他均采用默认设置。
在按钮
、
下，弹出图5-2的图，设置如图参数后，点击OK，
，弹出
在弹出的窗口中，选择PART1,PART2,即可定义接触。然后点击按钮如图5-3示图片，所有的接触控制参数均采用默认值。
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图5-2 定义接触参数 图5-3 设置接触控制参数 共 40 页 第 16 页
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5.3 施加载荷
在实际工程中，凸轮在转动的过程中拨动转盘周期性的转动。凸轮以固定的角速度转动，受变化的驱动转矩，而转盘则以改进正弦加速运动，受变化的阻力转矩，在前面已经介绍如何约束和加载，并计算出了具体的数值。此处用上述定义的四个数组，分别对凸轮施加角速度和驱动转矩，对转盘施加阻力转矩。施加载荷的方法如下：
前面已经定义了四个数组，并读入了相应的数据值，所以此处直接调用数组即可，按钮
，
弹出如图5-4所示，在此框中首先对凸轮加载主转矩，具体
设置如图，然后Apply，用同样的方法加载凸轮驱动转矩和转盘阻力转矩。
图5-4 给凸轮内圈表面（即PART3,刚体）加载转速 第 17 页 共40页