2009届 机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）
如图6-9 凸轮凸轮下叶片最大应力时的应力云图 单位/pa 6.3 时间历程处理器/POST26中节点的受力分析
根据观察以上动画结果，查得，在第二个滚子上的最大应力节点为4098，其等效应力时间历程曲线如图6-10。
图6-10 节点4098的等效应力曲线 第 23 页 共40页
贺国军:基于LS-DYNA的平行分度凸轮机构的应力分析
由图6-10知，4098节点在0.10s时，开始进入接触状态，在0.141s左右，被凸轮下叶片拨动，接触应力趋于最大值，为205Mpa。
凸轮下叶片上的最大应力节点为1723，其等效应力曲线如图6-11。 图6-11 节点1723的等效应力曲线
由图6-11可知，1723节点在0.183s左右，等效应力最大，值为417Mpa，但时间很短，这说
明在凸轮叶片上的1723节点，出现了应力集中，但因为时间极为短暂，所以对凸轮影响不是很大，但是在实际工况中，应尽量避免这样的现象。
综上所述，滚子上的最大应力发生在下面的一轮滚子上，在0.141s时刻，最大值为205Mpa,而凸轮上的最大应力也是发生在下片叶片上，在0.183时刻，最大值为417Mpa，因此，在凸轮设计时，应该刻意的提高下面滚子和叶片的轮廓曲线精度、安装精度，提高其质量性能。
查材料参数表，合金结构钢的屈服强度为785Mpa,远大于凸轮上的最大应力417 Mpa，碳素工具钢的屈服强度为355Mpa，大于滚子上的最大应力205 Mpa，故此，该平行分度凸轮机构的设计满足实际要求。
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第七章 结论
7.1 小结
本文通过利用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真分析软件，对凸轮的参数化建模和处理，分析了凸轮在实际工况中的受力情况，ANSYS/LS-DYNA软件所获得的结果与理论计算比较相符，这充分说明了有限远分析软件的快速性和准确性。从ANSYS/LS-DYNA分析的结果来看，滚子上的最大的接触应力发生在滚子的上下两脚处，而凸轮上的最大应力发生在凸轮叶片上，这为凸轮的强度设计和凸轮的改进提供了良好的依据。诚然，ANSYS/LS-DYNA目前还处于不成熟阶段，有待各界人士的学习、利用、研究和改进。
本文通过ANSYS/LS-DYNA软件对平行分度凸轮的分析研究，得出四个创新点：
（1）通过ANSYS/LS-DYNA的*vread命令读取由VB产生的平行分度凸轮轮廓曲线数据，实现了基于VB的平行分度凸轮轮廓的计算机辅助设计与基于ANSYS/LS-DYNA的平行分度凸轮机构的应力分析的数据接口。
（2）平行分度凸轮机构接触强度的薄弱环节在凸轮轮廓面，最大应力出现在凸轮轮廓面的棱边上。
（3）用ANSYS/LS-DYNA对平行分度凸轮机构进行应力分析，为平行分度凸轮机构的强度设计提供了理论参考。
（4）采用APDL建模，实现了以更改凸轮基本参数而任意更改凸轮大小和以更换VB数据源而任意设计凸轮运动规律的模块化建模，大大提高了分析的效率。
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第八章 APDL方式建模及处理
在ANSYS中，可以通过GUI方式(即鼠标点击的方式)建模和APDL（即命令流的方式）两种方式完成整个有限元的分析。本文在GUI方式的基础上，对APDL也做了一定的研究，并给出了完整的命令流分析文件。
注意：应将宏程序置于工作目录下。
8.1宏程序shuju1.mac
*dim,xx,,181,8, !定义数组，181行，8列
*vread,xx,shuju0,txt,,jik,8,181 !读取数据，shuju0.txt，是由VB计算所得 (8f30.5) !括弧及其内容必须得有，8数组列数，30数据宽度，5小数位数 该程序主要用于定义空白数组，并读取VB中平行分度凸轮机构工作轮廓曲线的数据。
8.2宏程序yundong.mac
*dim,time,,62,1 !定义数组，解释同上…… *vread,time,time,txt,,jik,1,62 (1f8.7)
*dim,zzhuansu,,62,1
*vread,zzhuansu,zzhuansu,txt,,jik,1,62 (1f12.9)
*dim,zzhuanju,,62,1
*vread,zzhuanju,zzhuanju,txt,,jik,1,62 (1f12.4)
*dim,czhuansu,,62,1
*vread,czhuansu,czhuansu,txt,,jik,1,62 (1f9.7)
*dim,czhuanju,,62,1
*vread,czhuanju,czhuanju,txt,,jik,1,62 (1f12.4)
该程序主要用于定义空白数组，并读取相应的数据。
8.3命令流分析文件
值得注意的是，由于在APDL分析过程中要读取数据源，为了分析的方便，本文将各数据源和各宏程序一律放在ANSYS的工作目录下。 finish /clear /filname,tun0 /title,haha /units,si
!此下定义单元属性,考虑到凸轮适用于高速重载环境，所以凸轮选合金结构钢弹性模E取
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!200GPA，泊松比V取0.28,密度DENS取7850Kg/m3热!膨胀系数α取12(10-6/摄氏度)； !从动件选碳素工具钢，弹性模量E取210GPA，泊松比V取0.25,密度DENS取7850Kg/m3 /prep7
et,1,164 !定义单元类型1，2，3，4 et,2,164 et,3,163
et,4,163
keyopt,3,1,7 !设置shell163单元，选择 S/Rco-rotational Hughes-Liu面内多积分点 keyopt,4,1,7
mp,ex,1,200e9 !定义1,2号材料 mp,dens,1,7850 mp,prxy,1,0.28
mp,ex,2,210e9 !单元类型2 mp,dens,2,7850 mp,prxy,2,0.25
mp,dens,3,7850 !定义3,4号材料 mp,ex,3,200e9 mp,nuxy,3,0.28
edmp,rigi,3,7,4 !定义刚体，并约束x，y，z,rotx,roty方向自由度 mp,dens,4,7850 mp,ex,4,210e9 mp,nuxy,4,0.25 edmp,rigi,4,7,4 *set,_rc_set,1, r,1
rmodif,1,1, , ,0.1, , , , !定义实常数，节点 1处的壳厚为0.1 rmodif,1,7, 0 *set,_rc_set,2, r,2
rmodif,2,1, , ,0.1, , , , rmodif,2,7, 0
!此下定义各参数,其中，从动件为改进正弦加速度规律,步长为1 /prep7
c=0.1 !中心距
n=100 !凸轮转速 转/分 化为 n*π/30弧度/秒 i=4 !分度转位数 h=2 !凸轮头数 z=h*i !滚子总数
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