PDF Giáo trình Ansys phân tích cơ cấu động, Phạm Sơn Minh, Đỗ Thành Trung

Giáo trình Ansys phân tích cơ cấu động, Phạm Sơn Minh, Đỗ Thành Trung

 

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................... 3
MỤC LỤC ................................................................................................ 5
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...................................................... 12
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ANSYS WORKBENCH R16 ............. 13
1.1. TỔNG QUAN ................................................................................... 13
1.1.1 Tổng quan về ANSYS Workbench R16 ............................... 13
1.1.2. Mục tiêu ................................................................................ 16
Chương 2: GIAO DIỆN VÀ CÁC CHỨC NĂNG PHẦN MỀM ............ 17
2.1. GIAO DIỆN PHẦN MỀM ............................................................... 17
2.2.1. File ........................................................................................ 18
2.2.1.1. Các lệnh thực hiện với Project ................................ 19
2.2.1.2. Các lệnh thực hiện với Study ................................... 19
2.2.2. View ..................................................................................... 19
2.2.3. Tools ..................................................................................... 20
2.2.4. Units ..................................................................................... 21
2.2.5. Extensions ............................................................................ 21
2.3. GIAO DIỆN LÀM VIỆC TRONG TRANSIENT
STRUCTURAL ....................................................................................... 22
2.3.1. Các thanh công cụ trong Transient Structural ...................... 22
2.3.2. Nhập mô hình CAD 3D ........................................................ 23
2.3.3. Môi trường làm việc chính ................................................... 24
2.3.3.1. Thanh Menu ............................................................. 24
2.3.3.2. Các thanh công cụ hỗ trợ thường dùng ................... 28
Chương 3: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN .................................................... 33
3.1. TÍNH TOÁN CƠ CẤU BÁNH RĂNG CÔN ................................... 33
3.1.1. Cơ sở tính toán ..................................................................... 33
6
3.1.2. Kết quả tính toán .................................................................. 35
3.2. TÍNH TOÁN CƠ CẤU BÁNH RĂNG THẲNG ............................. 36
3.2.1. Cơ sở tính toán ..................................................................... 36
3.2.2. Kết quả tính toán .................................................................. 37
3.3. CƠ CẤU TAY QUAY CON TRƯỢT .............................................. 38
3.3.1. Cơ sở tính toán ..................................................................... 38
3.3.2. Kết quả tính toán .................................................................. 38
3.4. CƠ CẤU CAM PHẲNG .................................................................. 39
3.5. CƠ CẤU BÁNH RĂNG HÀNH TINH ............................................ 41
3.5.1. Cơ sở tính toán ..................................................................... 42
3.5.2. Kết quả tính toán .................................................................. 43
3.6. CƠ CẤU BÁNH VÍT, TRỤC VÍT ................................................... 43
3.6.1. Cơ sở tính toán ..................................................................... 43
3.6.2. Kết quả tính toán .................................................................. 46
3.7. CƠ CẤU CAM KHÔNG GIAN (CAM THÙNG) ........................... 46
3.8. CƠ CẤU THANH TRƯỢT VÀ BÁN BÁNH RĂNG ..................... 48
Chương 4: THIẾT LẬP ĐIỀU KIỆN BIÊN CHO QUÁ
TRÌNH MÔ PHỎNG .......................................................... 52
4.1. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THANH CÔNG CỤ
CONNECTION ................................................................................ 54
4.1.1. Joint (Khớp nối) ................................................................... 54
4.1.1.1. Hướng dẫn chọn kiểu Joint ...................................... 54
4.1.1.2. Cài đặt kiểu Joint ..................................................... 55
4.1.2. Contact (Sự liên kết) ............................................................ 58
4.1.2.1. Hướng dẫn chọn các loại Contact ........................... 58
4.1.2.2. Hướng dẫn thiết lập các loại Contact ...................... 58
4.1.3. Mesh ..................................................................................... 60
4.2. TRANSIENT .................................................................................... 62
4.2.1. Analysis Setting .................................................................... 62
7
4.2.2. Joint (gắn lực) ....................................................................... 62
4.2.3. Moment ................................................................................ 64
4.3. SOLUTION ...................................................................................... 65
Chương 5: BÀI TOÁN CƠ CẤU BÁNH RĂNG CÔN ...................... 67
5.1. MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC
HIỆN MÔ PHỎNG .......................................................................... 67
5.1.1. Mục đích ............................................................................... 67
5.1.2. Kế hoạch tổng quát để thực hiện mô phỏng quá trình
thực hiện qua các bước cơ bản sau ....................................... 67
5.2. CÁC BƯỚC THIẾT LẬP VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ
MÔ PHỎNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG CÔN (BEVEL GEAR) ........... 68
5.2.1. Khởi tạo mô hình bánh răng côn cần phân tích .................... 70
5.2.2. Thiết lập các thông số và điều kiện cho cơ cấu .................... 71
5.2.3. Cài đặt tải cho cơ cấu ........................................................... 76
5.2.4. Mesh ..................................................................................... 78
5.2.5. Thiết lập phần phân tích các bước thời gian và lực
cho cơ cấu ............................................................................. 78
5.2.6. Xử lý dữ liệu sau khi đã thiết lập xong ................................ 81
5.3. KẾT QUẢ CUỐI CÙNG SAU KHI XỬ LÝ SỐ LIỆU ................... 82
Chương 6: BÀI TOÁN CƠ CẤU TRỤC CAM (CAMSHAFT) .............. 85
6.1. MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC
HIỆN MÔ PHỎNG .......................................................................... 85
6.1.1. Mục đích .............................................................................. 85
6.1.2. Kế hoạch tổng quát để thực hiện mô phỏng quá
trình thực hiện qua các bước cơ bản sau ............................... 85
6.2. CÁC BƯỚC THIẾT LẬP VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ
MÔ PHỎNG CƠ CẤU TRỤC CAM ............................................... 87
6.2.1. Khởi động phần mềm và chọn mô phỏng động học ............. 87
6.2.2. Khởi tạo mô hình Trục Cam (Camshaft) .............................. 88
6.2.3. Mesh ..................................................................................... 98
8
6.2.4. Thiết lập phần phân tích các bước và thời gian cho
cơ cấu .................................................................................. 102
6.2.5. Thiết lập lực và điều kiện hoạt động cho cơ cấu ................ 103
6.2.6. Xử lý dữ liệu sau khi đã thiết lập xong ............................. 105
6.3. KẾT QUẢ CUỐI CÙNG SAU KHI XỬ LÝ SỐ LIỆU ................. 106
Chương 7: BÀI TOÁN CƠ CẤU TAY QUAY CON TRƯỢT ........ 108
7.1. MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC
HIỆN MÔ PHỎNG ........................................................................ 108
7.1.1. Mục đích ............................................................................. 108
7.1.2. Kế hoạch tổng quát để thực hiện mô phỏng ....................... 108
7.2. HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MÔ PHỎNG ................................... 110
7.2.1. Khởi động phần mềm và chọn mô phỏng động học ........... 110
7.2.2 Khởi tạo mô hình bánh răng thẳng cần phân tích ................ 110
7.2.3. Cài đặt các thông số và điều kiện cho cơ cấu ..................... 112
7.2.4. Mesh ................................................................................... 118
7.2.5 Cài đặt phần phân tích các bước và thời gian cho cơ cấu .......... 118
7.2.6. Cài đặt lực và điều kiện hoạt động cho cơ cấu ................... 120
7.2.7. Xử lý dữ liệu ....................................................................... 122
7.2.8. Kết quả ............................................................................... 123
Chương 8: BÀI TOÁN CƠ CẤU BÁNH RĂNG HÀNH TINH ............ 125
8.1. MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC
HIỆN MÔ PHỎNG ........................................................................ 125
8.1.1. Mục đích ............................................................................. 125
8.1.2. Kế hoạch tổng quát để thực hiện mô phỏng ....................... 125
8.2. HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MÔ PHỎNG ................................... 127
8.2.1. Khởi động phần mềm và chọn mô phỏng động học ........... 127
8.2.2 Khởi tạo mô hình bánh răng thẳng cần phân tích ................ 128
8.2.3. Cài đặt các thông số và điều kiện cho cơ cấu ..................... 129
8.2.4. Cài đặt Joint cho cơ cấu ..................................................... 152
9
8.2.5. Cài đặt phần phân tích các bước và thời gian cho cơ cấu ......... 154
8.2.6. Mesh ................................................................................... 156
8.2.7. Cài đặt lực và điều kiện hoạt động cho cơ cấu ................... 156
8.2.8. Xử lý dữ liệu ....................................................................... 158
8.3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ................................................................. 159
8.3.1 Total Deformation (Chuyển vị) ........................................... 159
8.3.2. Equivalent Total Strain (Ứng lực) ...................................... 159
Chương 9: BÀI TOÁN CƠ CẤU TRỤC VÍT, BÁNH VÍT
(WORM GEAR) ............................................................... 161
9.1. MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC
HIỆN MÔ PHỎNG ........................................................................ 161
9.1.1. Mục đích ............................................................................. 161
9.1.2. Kế hoạch tổng quát để thực hiện mô phỏng quá trình
thực hiện qua các bước cơ bản sau ..................................... 161
9.2. CÁC BƯỚC THIẾT LẬP VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ
MÔ PHỎNG CƠ CẤU TRỤC VÍT, BÁNH VÍT ........................... 163
9.2.1. Khởi động phần mềm và chọn mô phỏng động học ........... 163
9.2.2. Khởi tạo mô hình bánh vít, trục vít cần phân tích .............. 164
9.2.3. Thiết lập các thông số và điều kiện cho cơ cấu .................. 166
9.2.4. Cài đặt khớp nối (Joint) cho cơ cấu .................................... 171
9.2.5. Mesh ................................................................................... 173
9.2.6. Thiết lập phần phân tích các bước thời gian và lực
cho cơ cấu ........................................................................... 174
9.2.7. Xử lý dữ liệu sau khi đã thiết lập xong .............................. 178
9.3. KẾT QUẢ CUỐI CÙNG SAU KHI XỬ LÝ SỐ LIỆU ................. 179
Chương 10: BÀI TOÁN CƠ CẤU THANH TRƯỢT VÀ BÁN
BÁNH RĂNG (SLIDING AND SELF GEAR) ................. 180
10.1. MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC
HIỆN MÔ PHỎNG ...................................................................... 180
10.1.1. Mục đích ........................................................................... 180
10
10.1.2. Kế hoạch tổng quát để thực hiện mô phỏng quá
trình thực hiện qua các bước cơ bản sau .......................... 180
10.2. CÁC BƯỚC THIẾT LẬP VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ
MÔ PHỎNG THANH TRƯỢT VÀ BÁN BÁNH RĂNG................ 182
10.2.1. Khởi động phần mềm và chọn mô phỏng động học ......... 182
10.2.2. Xuất mô hình thanh trượt và bán bánh răng ..................... 183
10.2.4. Mesh ................................................................................. 199
10.2.5. Thiết lập phần phân tích các bước và thời gian cho
cơ cấu ................................................................................ 203
10.2.6. Thiết lập lực và điều kiện hoạt động cho cơ cấu
10.2.7. Xử lý dữ liệu sau khi đã thiết lập xong
10.3. KẾT QUẢ CUỐI CÙNG SAU KHI XỬ LÝ SỐ LIỆU ............... 206
Chương 11: BÀI TOÁN CƠ CẤU CAM THÙNG ........................... 209
11.1. MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC
HIỆN MÔ PHỎNG ...................................................................... 209
11.1.1 Mục đích ............................................................................ 209
11.1.2 Kế hoạch tổng quát để thực hiện mô phỏng ...................... 209
11.2. CÁC BƯỚC THIẾT LẬP VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM
ĐỂ MÔ PHỎNG CƠ CẤU CAM THÙNG ................................. 211
11.2.1. Khởi động phần mềm và chọn mô phỏng động học ......... 211
11.2.2. Xuất mô hình Cam thùng ................................................. 212
11.2.3. Thiết lập các thông số và điều kiện cho cơ cấu để
mô phỏng .......................................................................... 213
11.2.4. Mesh ................................................................................. 220
11.2.5. Thiết lập phần phân tích các bước và thời gian cho
cơ cấu ................................................................................ 223
11.2.6. Thiết lập lực và điều kiện hoạt động cho cơ cấu .............. 225
11.3. KẾT QUẢ CUỐI CÙNG SAU KHI XỬ LÝ SỐ LIỆU ............... 228
11.3.1. Total Deformation ............................................................ 228
11.3.2. Equivalent Stress .............................................................. 229
11.3.3. Equivalent Total Strain ..................................................... 230
11
Chương 12: BÀI TOÁN CƠ CẤU BÁNH RĂNG THẲNG ............. 231
12.1. MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC
HIỆN MÔ PHỎNG ...................................................................... 231
12.1.1. Mục đích ........................................................................... 231
12.1.2. Kế hoạch tổng quát để thực hiện mô phỏng ..................... 231
12.2. HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MÔ PHỎNG ................................. 233
12.2.1. Khởi động phần mềm và chọn mô phỏng động học ......... 233
12.2.2. Khởi tạo mô hình bánh răng thẳng cần phân tích ............ 234
12.2.3. Cài đặt các thông số và điều kiện cho cơ cấu .................. 235
12.2.4. Cài đặt Joint cho cơ cấu ................................................... 240
12.2.5. Mesh ................................................................................. 241
12.2.6. Cài đặt phần phân tích các bước và thời gian cho
cơ cấu ................................................................................ 242
12.2.7. Cài đặt Moment ................................................................ 243
12.2.8. Cài đặt lực và điều kiện hoạt động cho cơ cấu ................. 246
12.2.9. Xử lý dữ liệu ..................................................................... 247
12.3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ............................................................... 248
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 251