patran 弹簧单元有限元分析
WORKSHOP 32a
Objectives:
s Demonstrate how to run a simple linear analysis in SOL
106 (nonlinear statics).
s Demonstrate how to interpret the results.
s Understand the difference between linear and nonlinear
behavior.
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook32a-1
32a-2MSC.Nastran 105 Exercise Workbook
WORKSHOP 32a Spring Element w/ Nonlin Params
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook32a-3
Suggested Exercise Steps:
s Modify the existing MSC.Nastran input file by adding the
appropriate loading conditions and nonlinear static analysis
control parameters.
s Select Element Forces as part of the output (FORCE=ALL).
s For Case Control, insert the static load set selection (LOAD)
and the nonlinear static analysis parameter selection
(NLPARM).
s For Bulk Data, insert the relevant nonlinear static analysis
parameter (NLPARM).
s Prepare the model for a geometric linear static analysis (turn
off large displacements).
x PARAM, LGDISP, -1
s Generate an input file and submit it to the MSC.Nastran
solver for a nonlinear static analysis.
s Review the results.
32a-4MSC.Nastran 105 Exercise Workbook
WORKSHOP 32a Spring Element w/ Nonlin Params
Input File for Modification:
prob32a.dat
ID NAS103, WORKSHOP 32A
TIME 10
SOL 106 $ NONLIN
CEND
TITLE=SIMPLE ROD SPRING - COLD ANALYSIS AND RESTART WORKSHOP
SUBTITLE=GEOMETRIC NONLINEAR
ECHO=BOTH
DISP=ALL
OLOAD=ALL
$
$ APPLY X LOAD
$
SUBCASE 10 $ LOAD=29.E03
LABEL=APPLY LOAD P IN X DIRECTION = 29E+03
OUTPUT(PLOT)
SET 1 ALL
MAXI DEFO 5.
AXES Z, X, Y
VIEW 0., 0., 0.
FIND SCALE ORIGIN 1 SET 1
PLOT STATIC 0 MAXIMUM DEFORMATION 5. SET 1
BEGIN BULK
GRID, 1, 0, 0.0, 0.0, 0.0, , 23456
GRID, 3, 0, 0.0, 10.0, 0.0, , 123456
CROD, 3, 3, 3, 1
CELAS1, 2, 2, 1, 1, 0
PROD, 3, 3, .01
PELAS, 2, 1.0E3
MAT1, 3, 1.0E7
FORCE, 1, 1, 0, 1.6E4, 1.0
FORCE, 2, 1, 0, 2.4E4, 1.0
FORCE, 3, 1, 0, 2.9E4, 1.0
ENDDATA
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook32a-5
32a-6
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook
Exercise Procedure:
1.
Users who are not utilitizing MSC.Patran for generating an input file should go to Step 12, otherwise, proceed to step 2.
2.
Create a new database called prob32a.db .
In the New Model Preference form set the following:3.
Those who do not wish to set up the model themselves may want to play the session file, prob32.ses . If you choose to build the model yourself, proceed to step 4.
The model has now been created. Skip to Step 10.Whenever possible click u Auto Execute (turn off).4.
Create a 10 unit long beam.
File/New...New Database Name prob32a
OK
Tolerance:q Default
Analysis Code:MSC/NASTRAN Analysis Type:Structural
OK File/Session/Play...Session File List prob32.ses
Apply
x Geometry
Action: Create Object: Curve Method:
XYZ Vector Coordinate List <0, 10, 0>
Apply
WORKSHOP 32a Spring Element w/ Nonlin Params
5.Mesh the curve with one BAR2 element.
x Finite Elements
Action: Create
Object: Mesh
Type: Curve
Global Edge Length10
Element Topology:Bar2
Curve List Curve 1
(Select the curve.)
Apply
For clarity, increase the node size using the following toolbar icon:
6.Create the material property for the beam.
x Materials
Action: Create
Object: Isotropic
Method: Manual Input
Material Name mat_1
Input Properties...
Elastic Modulus = 1.E7
Apply
Cancel
7.Create the property for the beam.
x Properties
Action: Create
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook32a-7
32a-8
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook
8.
Create a grounded spring at the bottom of the beam.
First, create a 0-D element to be used for spring constant assignment at the bottom of the beam.
Next, create the grounded spring property for the newly created element.
Dimension: 1D Type:
Rod Property Set Name prop_1
Input Properties...Material Name m:mat_1Area 0.01
OK
Select Members Curve 1
(Select the curve.)
Add Apply x Finite Elements
Action: Create Object: Element Method: Edit Shape:Point Topology:Point Node 1 =Node 1
(Select the bottom node.)
Apply
x Properties
Action: Create Object: 0D
Method:
Grounded Spring
WORKSHOP 32a
Spring Element w/ Nonlin Params
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook 32a-9
You can either type in the point element into the databox or click on the point itself. This is done by first, clicking the Select Members databox and then clicking on the following icon.
9.
Create the Loads/BCs for the model.
First, fix the top end of the beam.
Property Set Name prop_2
Input Properties...Spring Constant 1.E3Dof at Node 1UX OK
Select Members:Elm 2
(Select the point element previously created.)
Add Apply x Loads/BCs
Action: Create Object: Displacement Method: Nodal New Set Name constraint_1
Input Data...
Translation < T1 T2 T3 >< 0, 0, 0 >Rotation < R1 R2 R3 >< 0, 0, 0 >OK
Select Application Region...
Point Element
32a-10MSC.Nastran 105 Exercise Workbook
Next, create the guided support Load/BC at the base (free in x-direction, and fixed in all other DOFs).10.
Create the loading for the model.
For this analysis model, the load will be incremented up to the final load in a single subcase.
Select Geometry Entities:Point 2
(Select point at top of beam.)
Add OK Apply
New Set Name:constraint_2
Input Data...
Translation < T1 T2 T3 >< , 0, 0 >Rotation < R1 R2 R3 > < 0, 0, 0 >
OK
Select Application Region...Select Geometry Entities Point 1
(Select point at bottom of beam.)
Add OK Apply x Loads/BCs
Action: Create Object: Force Method: Nodal New Set Name load_3
Input Data...Force
OK
WORKSHOP 32a
Spring Element w/ Nonlin Params
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook 32a-11
Your viewport should now appear as follow:
11.Now you are ready to generate an input file for analysis.
Click on the Analysis radio button on the Top Menu Bar and set up the subcases as follows:
Select Application Region...Select Geometry Entities Point 1
(Select point at bottom of beam.)
Add OK Apply
x Analysis
Action: Analyze Object: Entire Model Method: Analysis Deck Job Name
prob32a
32a-12MSC.Nastran 105 Exercise Workbook
An input file called prob32a.bdf will be generated. This process of translating your model into an input file is called the Forward Translation. The Forward Translation is complete when the Heartbeat turns green. MSC.Patran users should now proceed to Step 13.
Solution Type...Solution Type:q NONLINEAR STATIC Solution Parameters...
(Turn off large displacements.)
? Large Displacements
OK OK
Subcase Create...Available Subcases:Default
Subcase Parameters...Number of Load Increments:4OK
Output Requests...Output Requests:STRESS(SORT1...Delete
Output Requests:SPCFORCES(SORT1...Delete
Select Result Type:Element Forces OK Apply Cancel Apply
WORKSHOP 32a
Spring Element w/ Nonlin Params
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook 32a-13
Generating an input file for MSC.Nastran Users:
12.
MSC.Nastran users can generate an input file using the data from the Model Description. The result should be similar to the output below (prob32a.dat ):
ASSIGN OUTPUT2 = ’prob32a.op2’ , UNIT=12ID NAS103, WORKSHOP 32A SOLUTION TIME 10
SOL 106 $ NONLIN CEND
TITLE=SIMPLE ROD SPRING - COLD ANALYSIS AND RESTART WORKSHOP SUBTITLE=GEOMETRIC NONLINEAR ECHO=BOTH DISP=ALL OLOAD=ALL FORCE=ALL$$ APPLY X LOAD $
SUBCASE 10 $ LOAD=29.E03
LABEL=APPLY LOAD P IN X DIRECTION = 29E+03 LOAD=3 NLPARM=10OUTPUT(PLOT) SET 1 ALL MAXI DEFO 5. AXES Z, X, Y VIEW 0., 0., 0.
FIND SCALE ORIGIN 1 SET 1
PLOT STATIC 0 MAXIMUM DEFORMATION 5. SET 1BEGIN BULK PARAM, POST, -1PARAM, PA TVER, 3.0
GRID, 1, 0, 0.0, 0.0, 0.0, , 23456GRID, 3, 0, 0.0, 10.0, 0.0, , 123456CROD, 3, 3, 3, 1CELAS1, 2, 2, 1, 1, 0PROD, 3, 3, .01PELAS, 2, 1.0E3
MAT1, 3, 1.0E7
FORCE, 1, 1, 0, 1.6E4, 1.0
FORCE, 2, 1, 0, 2.4E4, 1.0
FORCE, 3, 1, 0, 2.9E4, 1.0
PARAM, LGDISP,-1
NLPARM, 10, 4
ENDDATA
32a-14MSC.Nastran 105 Exercise Workbook
WORKSHOP 32a
Spring Element w/ Nonlin Params
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook 32a-15
Submit the input file for analysis:
13.
Submit the input file to MSC.Nastran for analysis.
13a.To submit the MSC.Patran .bdf file, find an available
UNIX shell window. At the command prompt enter nastran prob32a.bdf scr=yes . Monitor the analysis using the UNIX ps command.13b.To submit the MSC.Nastran .dat file, find an available
UNIX shell window and at the command prompt enter nastran prob32a.dat scr=yes . Monitor the analysis using the UNIX ps command.14.
When the analysis is completed, edit the prob32a.f06 file and search for the word FATAL . If no matches exist,search for the word WARNING . Determine whether existing W ARNING messages indicate modeling errors.
14a.While still editing prob32a.f06, search for the word:D I S P L A C E (spaces are necessary).
What is the x-displacement of the guided end at the end of the analysis?What is the force in the spring element at the end of the analysis?T1 =
FORCE =
Comparison of Results:
https://www.sodocs.net/doc/395446077.html,pare the results obtained in the .f06 file with the
results on the following page:
32a-16MSC.Nastran 105 Exercise Workbook
32a-18MSC.Nastran 105 Exercise Workbook
16.This ends the exercise for MSC.Nastran users.
MSC.Patran users should proceed to the next step.
17.
Proceed with the Reverse Translation process, that is, importing the prob32a.op2 results file into MSC.Patran. To do this, return to the Analysis form and proceed as follows:
18.
When the translation is complete bring up the Results form.
Now we will generate the fringe plot of the model.Now click on the Select Results icon.
x Analysis
Action: Read Output2Object: Result Entities Method:
Translate
Select Results File...Selected Results File prob32a.op2OK Apply x Results Action: Create Object:
Fringe
Select Result Case(s) Default, PW Linear: 100.% of Load
Select Fringe Result Displacements, Translational Quantity:
Magnitude
WORKSHOP 32a
Spring Element w/ Nonlin Params
MSC.Nastran 105 Exercise Workbook 32a-19
Next click on the Target Entities icon.
Note: This feature allows you to view fringe plots of specific elements
of your choice.
Click on the Display Attributes icon.
For better visual quality of the fringe plot, change the width of the line. Note: The Display Attributes form allows you the ability to change
the displayed graphics of fringe plots.
Now click on the Plot Options icon.
The resulting fringe plot should display the displacement spectrum superimposed over the undeformed bar. The final fringe plot displaying the physical deformation of the model can be created as follows:
Target Entity: Current Viewport
Style: Discrete/Smooth Display:
Free Edges
Width:
(Select the third line from top.)
Coordinate Transformation: None Scale Factor 1.0
Apply
Target Entities
32a-20MSC.Nastran 105 Exercise Workbook
Now click on the Select Results icon.
Click on the Display Attributes icon.
In order to see the deformation results accurately, set the Scale Interpretation to True Scale with a Scale Factor of 1.Now click on the Plot Options icon.
x Results Action: Create Object:
Deformation
Select Result Case(s) Default, PW Linear: 100.% of Load
Select Fringe Result Displacements, Translational Show As:
Resultant
Line Width: (Select the third line from top.)
Scale Interpretation q True Scale
Scale Factor 1.0
s Show Undeformed Line Width:
(Select the third line from top.)Coordinate Transformation: None Scale Factor 1.0
Apply
基于有限元分析的离合器毕业设计
摘要 离合器是汽车传动系统中的重要组成，离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。 本文主要是对轿车的膜片式弹簧离合器进行设计。根据车辆使用条件和车辆参数，按照离合器系统的设计步骤和要求，主要进行了以下工作：选择相关设计参数主要为：摩擦片外径的确定，离合器后备系数的确定，单位压力的确定。并进行了总成设计主要为：分离装置的设计，以及从动盘设计和圆柱螺旋弹簧设计等。并通过有限元软件对设计离合器进行结构分析，根据分析结果对离合器进行改进设计得出合理的设计方案。 关键词：离合器；膜片弹簧；摩擦片；有限元分析；设计
ABSTRACT The clutch is an integral of the automotive transmission system,Clutch in the engine and gearbox between the flywheel shell, with screw will be fixed in the clutch assembly after the plane of the flywheel, clutch gearbox output shaft is the input shaft. In the process of moving vehicle, the driver may need Pedal or release the clutch pedal so that the engine and gearbox temporary separation and progressive joint, to cut off the engine or transmission to the transmission input power. This paper is the saloon car theca spring clutch design. According to traffic conditions and vehicle parameters, in accordance with the clutch system of steps and requirements, mainly for the following work：Select the design for the main parameters: the determination of friction-diameter, the determining factor clutch reserve, the pressure on the units identified. And the design of the main assembly: the separation device design, set design and follower and cylindrical coil spring design.And through the design of finite element software for structural analysis of clutch,Based on analysis results,the improved frictional design.preferred design option,can therefore be attained. Key words：Clutch ;Theca spring;Friction disc;Finite element analysis; Design
Patran操作步骤仅供参考,照搬的切小JJ
3.1.1创建数据库文件 1）任务栏中点【File】，选择New，文件名输入yuan，点。 2）会出现如图3-1这样的一个选择项，Analysis Code下选项选择MSC.Nastran，Analysis Type下的选项选择Structural，点。 图3-1 创建文件选择区 3.1.2创建几何模型 1）任务栏中点【Geometry】，Action→Create，Object→Solid，Method→Primitive，点击按钮，弹出如图3-2所示菜单： 图3-2 创建平板菜单栏 2）设定长宽高X Length list→60, Y Length list→40, Z Length list→1, 选择基点Base Origin Point List→[-30 -20 0],点，得到如图3-3所示平板。
图3-3 创建平板 3）创建圆柱：点击按钮，出现如图3-4所示菜单： 图3-4 创建圆柱菜单栏 4）设定圆柱高Height List→5，半径Radius List→2，基点Base Origin Point List →[0 0 0]，点。得到如图3-5所示模型:
图3-5 带圆柱板 5）【Geometry】菜单栏中，Action→Edit，Object→Solid，Method→Boolean，点击按钮，弹出如图3-6所示菜单： 图3-6 Boolean菜单 6）选中Target Solid下的命令框，左键单击平板，选中Subtracting Solid List 下命令框，左键单击圆柱，点，得到图3-7所示带圆孔板: 图3-7 带圆孔板模型
patran入门实例13
patran入门实例13 与空间相关的物理特性 课程13.与空间相关 的物理特性 目的： ,把表示物理特性的变量写成空间坐标的函数。 136PATRAN 301 练习手册一R7. 5 与空间相关的物理特性 模型描述： 在本练习中，将生成中间带圆孔的圆板的一部分。山于模型的对称性，只建立45?的一小块板。还将生成关于空间变量的材料特性和物理特性。
wrfitcc 2 Aluminum surfacv I Steel H ---- 2.(r?I CT十 0.20 0.10 Radial Distance?『? 表 13-1 分析代码：MSC/NASTRAN 有限元网格 单元类型：四边形单元Quod4 总体边长：0.3英寸 材料常数描述:钢(Steel)铝(Aluminum)弹性模量,E(psi): 30E6 10E6泊松比,v ： 0. 30 0. 20 24 密度,P (lb-sec/in) : 0. 0007324 0. 0002588 137PATRAN 301 练习手册一R7.3 与空间相关的物理特性 建议的练习步骤： ,产生新的数据库，并命名为Circular^Plate. db。 ,把 Tolerance 设为 Default, Analysis Code 设为
MSC/NASTRANo ,按图13-1,生成一块圆板的45?儿何体。 ,参照表13-1,生成有限元网格。 ,生成一个圆柱坐标系，原点位于,0, 0, 0, o R轴、T轴、Z轴分别与总体坐标系的X轴、Y轴、Z轴一致。 ,在圆柱坐标系下，定义一个空间变量表达式，并命名为 Thickness_spatialo它表达模型的片度变化，通过绘制XY图来 校验。 ,用表13-1的数据，生成各向同性的钢和铝的材料特性。 ,检查每种材料类型的刚度矩阵C。ijkl ,用材料类型与单元两度生成模型的单元特性。并把单元特性定义分别命名为Prop_l 和 Prop_2o ,通过显示厚度比例图，来校验单元厚度的空间变量是否与模型相一致。 练习过程： 1.产生新的数据库，并命名为Circular_Plate. dbo File/New Database New Database Name Circular_Plate. db OK 2.在 New Model Preferences 框中，把 Tolerance 设为 Default, 设为 MSC/NASTRAN, Analysis Type 分析类型设为 Analysis Code Structural 138PATRAN 301 练习手册一R7. 5 与空间相关的物理特性 New Model Preference Tolerance Default Analysis Code: MSC/NASTRAN Analysis Type:
膜片弹簧离合器说明书-定
精品 河北工业大学 毕业设计说明书(论文) 作者：张洁学号： 070300 学院：机械学院 系(专业)：车辆工程 题目：离合器结构设计与强度分析 指导者：刘茜副教授 评阅者： 2011年05月28日
目录 1 绪论 (1) 1.1 离合器发展历史及趋势 (1) 1.2 离合器概述 (1) 2 离合器的结构设计 (5) 2.1 从动盘总成 (5) 2.2 压盘 (7) 2.3 膜片弹簧 (8) 2.4 分离杠杆、分离轴承 (8) 2.5 离合器的散热通风 (8) 2.6 离合器盖 (9) 2.7 本章小结 (9) 3 离合器的设计计算及校核 (9) 3.1 离合器设计已知的各项数据 (9) 3.2 膜片弹簧的设计与校核 (10) 3.3 摩擦片的设计 (17) 3.4 压盘的设计与校核 (20) 3.5 减震弹簧的计算与校核 (21) 3.6 从动盘毂的选取与校核 (23) 3.7 操纵机构 (24) 3.8 本章小结 (26) 结论 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
1 绪论 本次毕业设计选择课题为离合器结构设计及强度分析。离合器作为底盘传动系统中的重要部件，它在发动机到传动系之间起到桥梁作用，故它的重要性不可忽视。一个良好的离合器能够大幅提高汽车的驾驶舒适性、动力性及寿命，所以设计一个操纵简便、使用效率高的离合器是十分必要的。故而选择离合器设计的课题能够提高对汽车的重要部件的认知度。 1．1 离合器发展历史及趋势 对于内燃机汽车来说，离合器在机械传动系[1]中作为一个独立的总成而存在，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。目前，各种汽车广泛采用的摩擦式离合器，是主要依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。 在早期研发的离合器中，锥形离合器最为成功。现今所用的盘片式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才采用多片离合器。多年的实践经验和技术上的改进使人们逐渐趋向于首选单片干式离合器[2]。 近年来，随着人们对离合器的要求越来越高，传统的推式膜片弹簧离合器结构正逐步地向拉式膜片弹簧离合器结构发展，传统的操纵形式正向自动操纵的形式发展。因此，提高离合器的可靠性和延长其使用寿命，适应发动机的高转速，增强离合器传递转矩的能力和简化操纵，已成为离合器的发展趋势。 1.2 离合器概述 1.2.1 离合器的分类[3] 现代各类汽车上应用最广泛的离合器是干式盘形摩擦离合器，可按从动盘数目不同、压紧弹簧布置形式不同、压紧弹簧结构形式不同和分离时作用力方向不同分类如图1.1所示：
patran培训教材(有限元分析)
目录 第一章 Patran基础知识 (2) 第二章悬臂梁的有限元建模与变形分析 (12) 第三章受热载荷作用的薄板的有限元建模与温度场求解..21 第四章带孔平板的受力分析（平面） (24) 第五章厚壁圆筒的受压作用时的应力分析 (28) 第六章受压力载荷作用时板的受力分析 (33) 第七章板的模态分析 (36) 第八章板的瞬态响应分析 (39) 第九章板的频率响应分析 (43) 第十章提取车架中性面的模态分析 (46)
第一章 Patran基础知识 一．Patran的用户界面介绍 Patran具有良好的用户界面，清晰、简单、易于使用且方便记忆，其用户界面如图1-1所示。 图1-1 patran界面 按照各部分的功能，可将Patran界面划分为四个区域：菜单和工具栏区、操作面板区、图形编辑区、信息显示和命令行输入区。下面，就分别对这几个区域进行介绍。 1.菜单和工具栏区 如图1-2所示，patran的界面上有一行菜单，两行工具栏。 图1-2 菜单工具栏 Patran的菜单是该软件的重要组成部分，使用菜单项，可以完成多设置和操作。本来，菜单与各种工具是配合使用的，两者是不能独立区分的。这里对菜单栏进行简单的介绍，一般情况下，Patran有九个主菜单项，如图1-2所示，文件菜单栏 应用菜单按钮 工具栏
管理（File）菜单主要用于Patran数据库文件的打开/关闭，同时也用来从其他CAD系统输入模型；组（Group）菜单主要用于组的操作，作用类似CAD系统中的“层”；视窗管理（Viewport）菜单用于视窗设置；视图操作（Viewing）菜单用于图形显示设置，包括了工具栏中一些工具的功能；元素显示管理（Display）菜单用于设置各种元素的显示方式；参数设置（Preferences）菜单用于选择求解器，定制用户自己的环境等操作；工具选项（Tools）菜单中提供了许多非常有用的工具；在线帮助（Help）菜单为使用者提供在线帮助。 工具栏各工具功能见表一： 表一 Patran工具栏各工具功能列表
弹簧有限元分析
1 前言 气门弹簧作用是使气门自动回位关闭，并保证气门与气门座的紧密结合。另外,还用于吸收气门在开闭过程中各传动零件所产生的惯性力，以防止各传动件彼此分离而破坏配气机构正常工作。气门弹簧承受着频繁的交变载荷。为保证可靠地工作，气门弹簧应有合适的弹力、足够的强度和抗疲劳强度。所以对气门弹簧的刚-强度进行分析具有重要意义。 为提高气门弹簧的强度和抗疲劳强度以及防止共振和颤振现象，气门弹簧越来越多地选用非线性变刚度螺旋弹簧，能有效的防止气门弹簧共振的发生。与普通圆柱螺旋弹簧不同的是，变刚度圆柱螺旋弹簧的刚度随载荷的增加而增加。目前，可以通过变节距、变中径和变簧丝直径三种方式来获得变刚度圆柱螺旋弹簧。本文对某型号的变节距螺旋弹簧进行了有限元分析。 2 模型建立 某型号的气门弹簧的CAD图，如图1所示。
在Pro-E中建立起弹簧的几何模型，同时，为了更真实的模拟实际情况，还建立了弹簧底座的实体模型。根据CAD-CAE之间接口无缝导入ANSYSWorkbench。用SOLID186单元剖分网格，进气门弹簧的模型见图2。
3 边界条件 由于排气行程较进气行程小，所以这里只对进气门弹簧的刚度和强度进行分析。在下弹簧座底面上约束所有线位移，在上弹簧座顶面上沿纵向施加强迫位移，对进气门弹簧的刚-强度进行分析。 4 有限元分析结果 4.1 刚度分析
通过图4可以看出，随着进气门弹簧压缩量的增加，弹簧的支反力是以非线性的形式逐渐增加的。这主要是考虑了弹簧的自接触的因素，弹簧的刚度不是以线性的形式变化，而是以非线性的形式增加。 4.2 强度分析
通过对应力云图5和6以及曲线图7分析，可以看出气门弹簧在轴向位移载荷的作用下，弹簧内圈的应力明显大于外圈，两端受到的应力较小，且随着时间的推移，也就是轴向载荷的增加，气门弹簧受到的应力是逐渐增加的。
膜片弹簧离合器设计
目录 第1章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 离合器的发展 (2) 1.3 膜片弹簧离合器的结构及其优点 (2) 1.4 设计内容 (4) 1.5 Pro/E软件的特点 (4) 第2章方案论证 (5) 2.1 离合器车型的选定 (5) 2.2 方案选择 (5) 第3章设计计算及参数的选择 (6) 3.1 离合器主要参数的选择 (6) 3.2 膜片弹簧设计 (9) 3.3 离合器盖总成设计 (13) 3.4 离合器主要零件的设计计算 (15) 致谢 (19) 参考文献 (20)
第1章绪论 1.1引言 以内燃机在作为动力的机械传动汽车中，离合器是作为一个独立的总成而存在的。离合器通常装在发动机与变速器之间，其主动部分与发动机飞轮相连，从动部分与变速器相连。为各类型汽车所广泛采用的摩擦离合器，实际上是一种依靠其主、从动部分间的摩擦来传递动力且能分离的机构。离合器的主要功用是切断和实现发动机与传动系平顺的接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换档齿轮间的冲击；在工作中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系个零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪音。 1.2离合器的发展 在早期研发的离合器结构中，锥形离合器最为成功。它的原型设计曾装在1889年德国戴姆勒公司生产的钢制车轮的小汽车上。它是将发动机飞轮的内孔做成锥体作为离合器的主动件。采用锥形离合器的方案一直延续到20世纪20年代中叶，对当时来说，锥形离合器的制造比较简单，摩擦面容易修复。它的摩擦材料曾用过骆毛带、皮革带等。那时曾出现过蹄-鼓式离合器，其结构有利于在离心力作用下使蹄紧贴鼓面。蹄-鼓式离合器用的摩擦元件是木块、皮革带等，蹄-鼓式离合器的重量较锥形离合器轻。无论锥形离合器或蹄-鼓式离合器，都容易造成分离不彻底甚至出现主、从动件根本无法分离的自锁现象。 现今所用的盘式离合器的先驱是多片盘式离合器，它是直到1925年以后才出现的。多片离合器最主要的优点是，汽车起步时离合器的接合比较平顺，无冲击。早期的设计中，多片按成对布置设计，一个钢盘片对着一青铜盘片。采用纯粹的金属的摩擦副，把它们浸在油中工作，能达到更为满意的性能。 浸在油中的盘片式离合器，盘子直径不能太大，以避免在高速时把油甩掉。此外，油也容易把金属盘片粘住，不易分离。但毕竟还是优点大于缺点。因为在当时，许多其他离合器还在原创阶段，性能很不稳定。 石棉基摩擦材料的引入和改进，使得盘片式离合器可以传递更大的转矩，能耐受更高的温度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用较小的摩擦面积，因而可以减少摩擦片数，这是由多片离合器向单片离合器转变的关键。20世纪20年代末，直到进入30年代时，只有工程车辆、赛车和大功率的轿车上才使用多片离合器。
patran,初学,入门,自学,实例3
课程 3. 连柄的几何模型 目的: ?从IGES文件中输入几何图。 ?在MSC/PATRAN(Phase I)产生几何体。
模型描述: 本练习，将产生一个由表面构成的连柄几何模型。首先，输入一个IGES文件，此文件包含一个表面和一些曲线。曲线将用来定义MSC/PATRAN 中裁剪面。 建议的练习步骤: ?生成一个新的数据库，并命名为Con_rod.db。模型近似最大 尺寸是3单位，用MSC/NASTRAN作为分析代码。 ?输入名为Con_rod.igs的IGES文件，关闭除曲线标号外的 所有实体标号。 ?把模型中所有外轮郭曲线链接在一起，成为第一个连续环。 ?把内部表面的边界线链接成第二个连续环。 ?用生成的两条环型曲线产生MSC/PATRAN中的表面，并在连柄顶 部产生一圆孔。 练习过程: 1. 产生一个新的数据库，并命名为Con_rod.db。模型近似最大尺寸是3单位，用MSC/NASTRAN作为分析代码。 File/New Database… New Database Name New Model Preference Tolerance Based on Model Approximate Maximum Model Dimension: Analysis Code:
Analysis Type 2．输入名为Con_rod.igs的IGES文件，关闭除曲线标号外的所有实体标号。File/Import Object : Source: IGES File: 由于IGES格式数据文件的特点，当MSC/PATRAN发现有重复曲线时，将会问你如何处理。当它问你是否希望产生一条重复曲线(Do you wish to Create a Duplicate Curve?)时，点击Not for All(全部不要)。 如果仅回答No, 则MSC/PATRAN遇到每一条重复线时都会向你提问。而回答No for All，则MSC/PATRAN不会对每条重复线都向你提问，它告诉MSC/PATRAN不要产生任何一条重复线。 当MSC/PATRAN完成输入过程后，IGES输入摘要(IGES Import Summary)将出现。浏览这些信息，然后单击OK钮关闭窗口。 输入文件后，选择工具条中如下的标号控制（label Control）图标打开曲线标号。 曲线标号控制面板将出现，选择如下的曲线（Curve）图标。
毕业设计拉式膜片弹簧离合器设计
1.毕业设计选题的目的和意义。 此次设计通过把离合器设计系统化，保证离合器在满足1.保证汽车起步平稳，2.保证传动系统换挡时工作平顺，3.防止传动系统过载等基本功用。同时，让离合器在所有行驶条件下，都具备可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备。其从动部分转动惯量要小，减轻换挡时变速器齿轮间的冲击减少同步器磨损。具备足够的吸热能力和良好的通风能力，保证工作温度不过高，增长使用寿命。具备减震缓冲和降低噪音能力。保证操宗轻便准确的性能，减轻驾驶员疲劳。具有足够的强度和良好的动平衡。使得离合器的结构简单化，小质量。为汽车提供比现有离合器更安全可靠，结构更简单，操作更舒适的离合器。 2.毕业设计方案选型 目前，汽车广泛采用的摩擦离合器是一种依靠主、从动部分之间的摩擦来传递动力且能分离的装置。离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构、操纵机构等四部分组成。 2.1从动盘数的选择 2.1.1单片离合（见表1 ） 表1 单片离合器 如右图所示：单片离合器只有一个从动 盘，结构简单，轴向尺寸紧凑，散热良好， 维修调整方便，从动部分转动惯量小，使用 时能保证分离彻底，采用轴向有弹性的从动 盘可保证接合平顺。 2.1.2双片离合器（见表2） 表2 双片离合器 如右图所示，双片离合器的摩擦面是单 片离合器的两倍，其传递转矩的能力较大； 接合更为平顺和柔和；在传递相同转矩的情 况下，径向尺寸较小，踏板力较小；中间压 盘通风散热性差，容易引起摩擦片过热，加 快其磨损甚至烧坏；分离行程较大，不易彻 底分离，因此，在设计时在结构上必须采取 相应的措施；轴向尺寸大，结构复杂；从动 部分的转动惯量较大。这种结构一般用在传 递转矩且径向尺寸受到限制的场合。
patran入门实例14
patran入门实例14 静态分析的建立 课程 14. 静态分析的建立 目的: , 回顾建立一个模型的全部必要步骤。 , 懂得如何用MSC/PATRAN进行静态分析。 147 PATRAN 301 练习手册—R7.5 静态分析的建立 模型描述: 在本练习中，将建立完整的MSC/PATRAN 主框架模型，并用MSC/NASTRAN进行相应静态分析。
图14-1 具有网格控制点的四分之一对称模型。148 PATRAN 301 练习手册—R7.5 静态分析的建立
图14-2 表14-1 单元类型: 四边形单元Quad8 单元总体边界长度: 1.0" 材料常数描述: 名称: Steel 弹性模量，E(psi): 29E6 泊松比,ν: 0.30 线弹性各向同性材料 单元特性: 名称: Prop1 材料: Stee1 厚度: 0.2"
分析代码: MSC/NASTRAN 149 PATRAN 301 练习手册—R7.5 静态分析的建立 分析类型: 完全线性静态分析 分析求解参数: 线性静态。 分析翻译器: 文本输出 2(Text Output 2)格式。 分析输出项: 位移、单元应力、单元应变能 建议的练习步骤: , 生成新的数据库并命名为Plate_hole.db。 , 把Tolerance设为Default, Analysis Code设为 MSC/NASTRAN。 -2和表14-1的数据来划分有限元网, 产生四分之一对称模型，用图14 格。 , 等效并优化整个模型，校验是否所有单元的法向方向相同。 , 根据表14-1定义材料特性和单元特性。 , 对全部单元的上表面施加不均匀压力Pressure1。 , 在模型适当位置载加位移边界条件。把模型上下左右边界的位移约束分别命名为disp_lf, disp_rt, disp_tp和disp_bt。 , 根据表14-1，为把模型用于分析运行做准备。 练习过程: 1(生成新的数据库并命名为Plate_hole.db。 File/New Database... New Database Name Plate_hole.db OK
离合器膜片弹簧有限元分析
离合器膜片弹簧有限元分析 1 膜片弹簧介绍 1.1 膜片弹簧结构及工作原理 1.1.1 主动部分 其主动部分包括飞轮、压盘和离合器盖等零部件组成，并与发动机曲轴相连。离合器盖与飞轮用螺栓连接，压盘和离合器盖则通过传力片传递力。 1.1.2 从动部分 从动部分则是将主动部分传来的力传递给变速器的输入轴。从动盘主要由摩擦片、从动盘毂和从动盘本体构成。为了使汽车能够起步平稳，离合器也接合柔和，从动盘则需要在轴向方向具有一定的轴向弹性。而从动盘部分要能承受较高的压盘作用载荷，在离合器结合过程中表现出良好的性能。要能够抵抗高转速下大的离心力载荷而不会被破坏，且在传递发动机转矩时，要具有足够的剪切强度和具有小的转动惯量，材料的加工性能要良好。从动盘本体要加工沿径向的切槽，这样在从动盘被压缩的时候，压紧力能够非常柔和，从而达到离合器接合柔和的效果。 1.1.3 压紧机构 压紧机构则主要是膜片弹簧通过支撑环和支承柳钉一起作用，将主动部分和从动部分相接合和分离。它的作用非常重要，是膜片弹簧离合器里不可或缺的元件。 1.1.4 膜片弹簧离合器 这种弹簧圆形、扁平、形状又及其简单并具有分离指。与其它形式的离合器相比较它有很多的优点，它的形式简单，结构对称，装配空间又小。又可以以较低的分离力来满足必要的负荷要求。这种膜片弹簧回转中心与离合器中心重合，因此它在旋转时它的其压紧力绝对不会受到离心力的影响。膜片弹簧具有较理想的线性特性，弹簧压力在摩擦片范围内大致保持不变。当摩擦片变薄的时候，弹簧的弹性相应的下将，但是弹簧的压力却几乎不变，它可以自动调节压紧力的特点与压力而与转速无关，它有高速的时候压紧力稳定的特点。因此，他的应用非常广泛，而对于膜片弹簧的研究则也是非常重要的。 1.2 膜片弹簧力学物理模型 膜片弹簧离合器工作过程中，膜片弹簧的受力情况为下列三种工作状态，如图1-2所示。 (1)自由状态即当离合器盖总成尚未和发动机飞轮装配前，膜片弹簧处于自由状态。 (2)接合状态当离合器盖总成与飞轮装配时，离合器盖通过后支承环对膜片弹簧中部施加压紧力，而膜片弹簧大端与压盘接触处有支承反力与之平衡。接合状态时，膜片弹簧被压紧到趋近于压平状态的预加压缩状态，从而将从动盘摩擦片压紧在飞轮与压盘之间，离合器
patran实例教程7
课程 7. U形夹的三维有限元模型 目的 ?以不同的网格尺寸来划分模型的关键部位。 ?以相同的网格来划分模型其余部分。
模型描述 在本练习中，将定义一种单元来划分已经建好的U形夹模型的网格。 在以后的练习中，要在孔边加载，因此，将对孔周边区域细分网格，以求 有较高的网格密度。 Finite Element Mesh Global Edg Length=0.5 HEX8 elements 图 7-1 建议的练习步骤: ?启动MSC/PATRAN，打开数据库Clevis.db。 ?显示模型的正等侧视图，放大U形夹孔的下半部。保存它并命名 Zoom_in。 ?为了简化U形夹模型的显示，关掉显示线开关，使只显示模型的边界。 ?在将要受到分布力作用的区域，为增加网格密度而生成有限元网格控 制点。 ?用上图中所列出的单元布局和尺寸，生成有限元网格。 练习过程: 1.启动MSC/PATRAN，并打开数据库Clevis.db。
File/Open Database Existing Database Name Clevis.db OK 2.显示模型的正等侧视图，放大U形夹孔的下半部。保存它并命名为Zoom_in。有两种方法获得模型的正等侧视图。第一种是单击工具条中的正等侧视图（isometric View）图标，第二种是用主菜单（Main Menu）条中的视图(Viewing)菜单。 Viewing/Named View Options… Select Named View exercise_1.ses Close Viewing/Select Corners 当光标变成十字形时，选取U形夹前面孔的下半部，如下图所示的区域。单击希望生成的矩形的左上角位置，并按住鼠标左键，拖拉鼠标光标到矩形的对角。松开鼠标左键，就得到一个新视图。
isight集成UG、Patran和Nastran实例教程
UG、Patran和Nastran集成教程 本教程是一个进行悬臂梁减重分析的例子，iSIGHT-FD V2.5集成的软件是UG NX3.0、MSC.Patran 2005 r2和MSC.Nastran 2005。 一 UG参数化过程 1.打开UG NX 3.0程序，新建一个零件，名称为beam.prt，然后点击菜单“应用-建 模”，右键选择“视图方向-俯视图”； 2.点击草图按钮，进入草绘界面，然后点击直线按钮，绘制如下图所示的工字形 截面； 3.使用”自动判断的尺寸”按钮标注如下所示线段的尺寸； 4.按照同样方法标注其它尺寸，最终结果如下图所示：
5.点击左侧的“约束”按钮，然后选择下图所示的最上面的两条竖直线段，最后点击约束 工具栏上的等式约束，给这两条线段施加一个等式约束; 6.给这两条线段施加等式约束后，点击左侧的“显示所有约束”按钮，会在两条线段上出 现两个“=”，标明等式约束已成功施加上，如下图所示；
7.接下来，为最下面的两条竖直线段施加等式约束，如下图所示； 8.为左侧的两条Flange线段施加等式约束，如下图所示； 9.为右侧的两条Flange线段施加等式约束，如下图所示； 10.点击左上角的“完成草图”按钮，退出草绘状态。
11.选择菜单“工具-表达式”，弹出表达式编辑窗口，在下方名称后的文本框中输入Length， 在公式后的文本框中输入200，点击后面的√，即可将该参数加入中部的大文本框中，然后点击确定； 12.点击左侧的拉伸按钮，选择工字形草图，然后在弹出的输入拉伸长度的框中将数值改为 上一步创建的参数名称Length，最后点击拉伸对话框中的√，接受所作的更改；
膜片弹簧载荷变形特性有限元分析
膜片弹簧载荷变形特性有限元分析 付建蓉1，王青春1，牛浩龙1，王玉鑫1 (1.北京林业大学工学院，北京100083) 摘要：本文通过实验研究、理论计算和有限元方法对膜片弹簧载荷变形进行了研究。首先进行了膜片弹簧大端加载时的载荷变形实验，然后根据A-L理论公式进行了计算，最后根据实验工况利用MSC.MARC进行了有限元计算。将理论计算所得的膜片弹簧大端载荷变形曲线、有限元模拟分析所得的膜片弹簧大端载荷变形曲线与实验所得的膜片弹簧大端载荷变形曲线进行比较，分析膜片弹簧几个关键大端位移处的载荷与实验对应值的误差。通过对比，得出采用有限元模拟计算所得计算结果与实验值更为接近的结论。 关键词：膜片弹簧；非线性；有限元分析；载荷变形曲线 Load Deformation Characteristics of Diaphragm Spring Based on Finite Element Analysis FU Jian-rong1, WANG Qing-chun1, NIU Hao-long1, WANG Yu-xin1 (1.School of Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China) Abstract: In this article, experimental research、theoretical calculation and finite element method have been used to analyze the load deformation characteristics of diaphragm spring. First, an experiment of diaphragm spring load deformation has been done, and then a calculation based on the A-L theoretical formula has been done, finally, according to the experimental conditions by using the finite element method MSC.MARC to do a calculation. We compare the load deformation cure of A-L and FEA to the one figured out by experiment, analysis the errors which compare to the experiment of several key big end diaphragm spring load and displacement values. By contrast, the finite element simulation results are quite closer to the experimental results. Key words: diaphragm spring; nonlinear; finite element analysis; load deformation curve 1 引言 膜片弹簧离合器采用膜片弹簧为压紧弹簧，与采用圆柱弹簧为压紧弹簧的离合器相比突出的优越性是膜片弹簧具有更理想的非线性弹性特性。膜片弹簧是膜片弹簧离合器中最重要的零部件，由碟簧部分和分离指部分组成。在离合器中采用膜片弹簧为压紧弹簧具有以下几方面优点[1-3]：第一，膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，零件数目少、重量轻；第二，离合器结构简化、显著缩短了离合器轴间尺寸；第三，设计合适时，良好的非线性特性可使摩擦片磨损到极限时压紧力仍维持不变，使离合器分离轻便。虽然膜片弹簧离合器比普通螺旋弹簧离合器具有更多的优点，但是其设计、制造技术要求也比普通的螺旋弹簧离合器更高；如果设计、制造不当，其性能可能还不如普通的螺旋弹簧离合器。因此国内外很多学者对膜片弹簧载荷-变形特性进行了研究。 目前，膜片弹簧设计所采用的设计计算方法主要是美国通用汽车公司Almen和Laszlo 于1936年提出A-L法[4]。A-L公式是在碟形弹簧的基础上推导出来的，有学者指出用碟形弹簧近似计算膜片弹簧，其假设本身存在缺陷，同时会忽略分离指的弯曲变形和分离指端部的应力集中[5]，将其运用在膜片弹簧的设计计算时存在一定误差。为了降低设计误差，一些外国学者做了如下研究：利用计算机程序计算不同高厚比的膜片弹簧载荷变形曲线，其中Curti、Niepage6]采用NON-SAP程序计算了不同高厚比碟簧的载荷-变形特性曲线；Wagner 编制了适用于具有非线性和负刚度区段非稳定特性的、各种高厚比碟形弹簧的计算程序
patran入门实例
课程 4. U形夹的三维几何模型 目的: ?生成一个新的数据库 ?生成几何体 ?改变图形显示 模型描述: 本练习是通过MSC/PATRAN的点、线、面、体建立一个几何模型，熟悉PATRAN 的几何建模过程，模型的几何尺寸见下图。 练习过程 1．新生成一个数据库并命名为clevis.db File/New Database… New Database Name New Model Preference Tolerance Default 2. 把几何参数选择改为PATRAN 2方式。 PATRAN 2 Convention代表着一个特点的参数化几何类别。这个操作可以使用户产生一个几何体，该几何体可以通过PATRAN 2的中性文件和IGES文件输入或输出到PATRAN 3中。 Preference/Geometry… Geometric Representation Patran 2 Convention Solid Origin Location P3/PATRAN Convention
3. 生成一个位于U形夹孔内半径上的点。 单击主框架中的Geometry开关。 Geometry Action: Object: Method: Point Coordinates List: 为易于查看所产生的新点，可通过Display/Geometry菜单来增大点的尺寸。Display/Geometry… Point Size: 也可打开Entity Labels开关来观查所产生的新点。 Display/Entity Color/Label/Render… 4. 用刚生成的点产生4条曲线，来表示U形夹孔的上半部圆弧。 Geometry Action: Object:
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《飞机结构力学》课程设计 班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 学号＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿
目录 1. 问题描述 (1) 2. 建模过程 (1) 3. 结果分析 (3) 4. 总结 (6)
1.问题描述 对一块有一边固支的薄板，在集中载荷的作用下，进行位移以及应力分析。为了清晰的了解薄板受力时所表现的应力和位移情况，本例对薄板建立了实体模型，并通过设定不同value值，来对比结果。薄板的形状、尺寸以及其他物理参数如下： 薄板是钢制材料，弹性模量E=210GPa，泊松比u=0.3，薄板面承受50N集中压力，薄板长为100cm、宽为50cm，厚度为0.5cm。1.建模过程 实体模型（3D） Geometry 先建立一个长方体，长和宽均为1.0m，厚度为0.005m。程序步骤为create→solid→primitive然后在根据要求输入数据。 Mesh 薄板采用的网格类型create→mesh→solid，系统默认为 Tet→Tetmesh→Tet10来进行分析，对于value值定义为不同的值，点击apply得到如下图形：
薄板value取0.05 薄板value取0.025 Property 薄板单元类型create→3D→solid→（原因：单元类型的原因是板壳单元是可以承受拉压、弯、剪的实体）点击input properties 完成材料名称的定义→点击select application region完成应用区域的定义→apply。 BC/Loads 边界条件: 薄板的一边是固支的。Patran中的定义即create→displacement→standard→完成input data相应的定义→完成
Φ395膜片弹簧离合器设计开题报告 (101)
毕业设计（论文）开题报告题目：Φ395膜片弹簧离合器设计
1毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 1.1题目背景 膜片弹簧离合器相对于螺旋弹簧离合器有着一系列的优点：膜片弹簧的非线性特性使在摩擦片整个磨损过程中保证压盘受到压紧力基本保持不变，保证离合器工作性能更稳定；膜片弹簧的分离指起到分离杠杆的作用，这样，省去了多组分离杠杆装置，零件数目减少，质量也减轻；在满足相同压紧力的情况下，膜片弹簧的轴向尺寸较螺旋弹簧小，在有限的空间内便于布置，使离合器的结构更为紧凑；同时膜片弹簧是圆形旋转对称零件，平衡性好，在高速时，其压紧力降低很少。并且制造工艺水平的不断提高，膜片弹簧离合器越来越广泛运用在现在汽车中。 1.2研究意义 针对原离合器传递扭矩不足、离合器烧片等问题，设计新的离合器产品，具有新的结构特点，并对该离合器的传递扭矩、温升、滑磨功、踏板力进行校核。与原产品相比，使其具有后备系数大、传递扭矩大等优点，更能满足重型车的需要。本课题的意义在于采用先进的优化软件对膜片弹簧离合器进行优化设计，由于优化设计是产品定量精确设计的核心基础，因此本文的工作内容具有广泛的应用前景。 1.2 国内外相关研究情况 为了满足需要，上世纪80年代，几个厂家先后从国外引进了膜片弹簧设计与制造技术。这些企业为今后工作打下了一定的基础，但由于技术与资金的有限，缺乏长期高额投资的能力，形式不容乐观，与国外先进产家相比仍有相当大的差距。 在生产规模方面，制造工艺和装备的制约，我国的生产规模与国外先进厂家相差甚远。 在技术水平方面，虽然国内各主要离合器厂家先后从国外引进生产技术，但由于引进产品品种比较窄，产品比较落后。同时在技术消化、技术积蓄、技术发展等方面未作大的人力，物力投入，缺乏独立自主开发能力，不能形成系列化产品。而国外各厂家不仅产品品种多，从160mm到430mm有几千种产品，而且深度上不断突破，如复合整体双飞轮及紧凑离合器系统、液力变矩器、电子控制离合器系统等均已商业化。 在生产管理方面，由于国内离合器厂家大多数起点比较低，观念又未及时更新，生产管理很大程度上还停留在行政指令阶段，生产与销售市场脱节，盲目生产，生产线上紊乱无序，而国外大多推广精益生产方式，实行倒拉式生产，生产线始终保持均衡有序地流动。 在产品质量方面，由于我国基础工业相对比较落后，原材料不能满足技术要求，同时由于各厂家生产纲领小，高效、高精度设备采用较少，如多工位压力机，高速精密冲床及热处理，机械加工自动化生产线等，量刃具精度也严重影响产品质量，使我国产品质量不能满足主机厂技术要求，而国外厂家仍在不断制定更严格标准来促进各
基于非线性有限元法的弹簧刚度分析
基于非线性有限元法的弹簧刚度分析 摘要本文以铁路车辆三大件式转向架用螺旋弹簧为研究对象。传统的弹簧的垂向和横向刚度分析一般采用经验公式来计算，这在线弹性范围不会存在问题。而实际工作中，弹簧运动过程往往存在大的变形，属于非线性的范畴，所以本文要研究其在非线性范围内有限元计算结果和传统经验公式的对比，以便于指导设计研究。 关键词非线性；有限元；弹簧；横向刚度；垂向刚度 前言 螺旋弹簧在铁路车辆三大件式转向架中起着垂向支撑和减震的双重作用，是三大件式转向架必不可少的组成部分之一，其刚度的大小和匹配关系着整个转向架的动力学性能，因此对弹簧刚度的研究有着非常重要的意义。 弹簧刚度作为弹簧的主要参数之一，在以往的设计中往往是按照经验公式对其轴向刚度和横向刚度进行计算，在线性阶段该方法也许不会有什么问题，可是当弹簧变形到一定程度的时候会出现弹簧自接触的问题，即弹簧由于变形而发生了自身的一部分与另一部分接触，此时的弹簧参数已经由类线性参数变成了非线性参数，而按照经验公式则无法判断何时弹簧进入非线性，所以弹簧的设计仅仅依靠经验公式会存在一定的风险。由于有限元软件的普及[1]，本文将使用有限元的方法对弹簧刚度进行分析，从而更进一步提高刚度计算的精度。 1 研究对象 本次分析使用的模型為某型转向架上的一种弹簧，该弹簧所用材料为60SiMnAT，有效圈数为5.5圈，线径24mm，中径115mm，剪切模量为78.5GPa，自由高252mm。其材料属性如下表。 2 研究方法 按照刚度的定义，即结构抵抗变形的能力，也就是产生单位位移所需要的力，其单位为N/mm。在进行弹簧横向刚度和轴向刚度的分析时，弹簧的两个端面与接触面之间做刚性接触处理，并假定在整个过程中上下支撑面保持平行，对弹簧进行强迫位移分析，并取得每一个位移值对应的支反力，从而求得其刚度曲线。分析采用UGNX软件，分析假想图如下。 3 结果及分析 根据分析结果可以得到如下轴向支反力与轴向位移关系图、轴向刚度与轴向位移关系图、横向刚度与轴向位移关系图等。