科技企業(yè)實習報告5000字初步規(guī)劃的工藝路線為：鑄造→清砂→鏜Φ24mm的孔，留半精鏜余量→精鏜Φ24mm的孔，加工到尺寸→鏜Φ25mm的孔，加工到尺寸→銑Φ24mm平面鉆Φ3.5mm與Φ5.4mm的孔，留粗鏜加工余量→粗鏜Φ3.5mm的孔，留半精鏜加工余量→精鏜Φ3.5mm的孔，加工到尺寸→車下端面及Φ7mm的端面，車Φ25mm，Φ27mm外圓，車Φ5mm，Φ7mm的外圓，車寬度為2mm，1.9mm的槽→精車寬度為1.9的槽銑Φ25mm上表面，距離為4mm的兩平面，寬度為2mm的槽→車倒角→檢驗。[1]初步規(guī)劃的工藝路線卡片（見附表一）2.3規(guī)范、修改并確定工藝路線及工序卡片2.3.1規(guī)范、修改并確定的工藝路線確定的工藝路線：下Φ30mm×400mm的棒料→車上端面→車Φ30mm外圓到Φ27mm，長21mm車Φ25mm的外圓，高度為7mm→車Φ7mm的外圓，高度為3mm→倒C1的角→車Φ5mm的外圓，高度為2mm→車Φ25mm的外圓，高度為1.9mm→切斷，去毛刺車端面到尺寸20.8mm→粗鏜Φ23.7mm的內孔，高度為13.2mm→半精鏜Φ24mm的內孔，高度為13.2mm→半精鏜Φ25.2mm的內孔，寬度為2mm，高度為9.4mm→車Φ24.6的外圓，高度為0.6mm→倒C0.75的角車寬度為2mm的圓槽，保證與最外面圓的距離為2.5mm→銑2-Φ3.5孔與2-Φ5.4孔，并且保證2-Φ5.4孔高度為1.5mm且保證倆圓心中心矩為13.5mm→銑Φ5mm的圓柱面上兩個相互平行并與在中心面垂直的平面與銑與槽，深度為1mm。確定的工藝路線卡片（見附表二）2.3.2工序二：車工序二的任務為：車上端面→車Φ30mm外圓到Φ27mm，長21mm→車Φ25mm的外圓，高度為7mm→車Φ7mm的外圓，高度為3mm→倒C1的角→車Φ5mm的外圓，高度為2mm→車Φ25mm的外圓，高度為1.9mm→切斷，去毛刺→車端面到尺寸20.8mm→粗鏜Φ23.7mm的內孔，高度為13.2mm→半精鏜Φ24mm的內孔，高度為13.2mm→半精鏜Φ25.2mm的內孔，寬度為2mm，高度為9.4mm→車Φ24.6的外圓，高度為0.6mm→倒C0.75的角→車寬度為2mm的圓槽，保證與最外面圓的距離為2.5mm。工序二的工序卡片（見附表三）（1）工序二所用的NC代碼工序二所用的NC代碼（見附表四）（2）工序二所用加工設備用于加工該工序的機床為JR6140數(shù)控車床，因為該零件的毛坯為棒料并且該零件的毛坯為30mm，而該數(shù)控車床的棒料通孔直徑為70mm，一次性可以裝30mmX100mm的棒料，節(jié)約工時。下面為該設備的詳細信息：略(3)工步二：在Φ5mm的圓柱面上銑兩個相互平行并與在中心線垂直的平面，其距離為4mm和銑月牙形狀的槽，保證一端與中心距離為7.5mm。工步二卡片（見附表六）①設計該工步所需的工裝由于該零件尺寸較小，不便加工，所以在進行該工步加工時要設計工裝，可以方便的對該零件進行裝夾，并且可以對零件的損壞降低到最小。該工裝的設計方便的解決了工件的裝夾問題，還很好的提高了工件的加工效率。所以該工裝的設計還是比較完美的，以下便是對所設計工裝的詳細介紹：略3基于ANSYS齒輪傳動的有限元分析ANSYS是隨著電子計算機的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種在計算數(shù)學，計算力學和計算工程科學領域最有效的通用有限元分析軟件。它是融結構，熱，流體，電磁，聲學于一體的大型通用有限元商用分析軟件。利用ANSYS有限元分析，可以對各種機械零件，構件進行應力，應變，變形，疲勞分析，并對某些復雜系統(tǒng)進行仿真，實現(xiàn)虛擬的設計，從而大大節(jié)省人力，財力和物力。由于其方便性、實用性和有效性，ANSYS軟件在各個領域，特別是機械工程當中得到了廣泛的應用。齒輪是機械中常用的一種零件，其在工作的過程中會產生應力，應變和變形，為保證其正常工作需要對齒輪的輪齒和整體受力進行分析，保證其剛度和強度的要求。本論文采用ANSYS軟件對齒輪進行靜力學分析和優(yōu)化實現(xiàn)對齒輪的虛擬設計。齒輪是最重要的零件之一。它具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比正確，使用壽命長等特點，但從零件失效的情況來看，齒輪也是最容易出故障的零件之一。據統(tǒng)計，在各種機械故障中，齒輪失效就占故障總數(shù)的60%以上。其中輪齒的折斷又是齒輪失效的主要原因之一。齒輪嚙合過程作為一種接觸行為,因涉及接觸狀態(tài)的改變而成為一個復雜的非線性問題。傳統(tǒng)的齒輪理論分析是建立在彈性力學基礎上的,對于齒輪的接觸強度計算均以兩平行圓柱體對壓的赫茲公式為基礎,在計算過程中存在許多假設,不能準確反映齒輪嚙合過程中的應力以及應變分布與變化。相對于理論分析,有限元法則具有直觀、準確、快速方便等優(yōu)點。齒廓曲面是漸開線曲面，所以建模的難點和關鍵在于如何確定精確的漸開線。通過PDL直接在ANSYS中創(chuàng)建標準直齒圓柱齒輪，學習應用ANSYS軟件進行建模、網格劃分、靜力加載和求解、模態(tài)分析和熱分析，對求解的結果進行查看，分析和優(yōu)化。?4ANSYS有限元分析任務4.1有限元概述有限元是隨著電子計算機的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計算方法。1960年，克拉夫（Clough）在他的一篇論文‘平面分析的有限元法（TheFiniteElementMethodinPlaneStressAnalysis）’中最先引入了有限元（FiniteElement）這一術語。這一方法是結構分析專家把桿件結構力學中的位移法推廣到求解連續(xù)體介質力學問題（當時是解決飛機結構應力分析）而提出來的。這一方法的提出，引起廣泛的關注，吸引了眾多力學，數(shù)學方面的專家學者對此進行研究。有限元法之所以能在1960年立刻獲得成功，一是Clough從結構力學方法推導的剛度矩陣易于為廣大工程師接受，而有限元法最初也被稱為矩陣近似方法；二是在于這個方法所包含的大量數(shù)值運算，而這可以由新發(fā)展起來的數(shù)字計算機來完成。在20世紀70，80年代，許多學者研究和推導出了許多精確，更高效的單元，在單元形狀，單元節(jié)點和插值函的類型等方面都得到了長足的發(fā)展。20世紀70年代，等參元的提出為研發(fā)出新的單元開辟了新的途徑，推動了有限元的發(fā)展。經過近幾十年的努力，隨著計算機技術的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結構工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學技術領域，成為一種豐富多彩、應用廣泛并且實用高效的數(shù)值分析方法。現(xiàn)在有限元方法的發(fā)展趨勢是集成化、通用化、輸入智能化和結構輸出可視化。所謂集成化是一個有限元程序包往往包括了各種各樣的單元（即單元庫），并包括了許多材料的本構關系（即材料庫），使用者可以根據需要選擇和組合；通用化是一個通用程序同時又解決靜力分析、動力分析、熱傳導、電場等各種問題的模塊；輸入智能化、圖形化是計算機輔助輸入，只要輸入輪廓邊界的關鍵點及計算所需節(jié)點數(shù)和單元類型，即可自動進行單元網格劃分，并且其結果以圖形方法表達出來。這樣可以快捷，直觀且易于發(fā)現(xiàn)錯誤而及時改正；輸出結果可視化是計算所得的應力場、位移場、流態(tài)場等均可用多方位，多層次的圖形或圖像表示出來，非常直觀，便于分析判斷，有些學者稱之為仿真或數(shù)值分析。有限元法分析計算的思路和做法可歸納如下：（1）物體離散化將某個工程結構離散為由各種單元組成的計算模型，這一步稱作單元剖分。離散后單元與單元之間利用單元的節(jié)點相互連接起來；單元節(jié)點的設置、性質、數(shù)目等應視問題的性質，描述變形形態(tài)的需要和計算進度而定（一般情況單元劃分越細則描述變形情況越精確，即越接近實際變形，但計算量越大）。所以有限元中分析的結構已不是原有的物體或結構物，而是同新材料的由眾多單元以一定方式連接成的離散物體。這樣，用有限元分析計算所獲得的結果只是近似的。如果劃分單元數(shù)目非常多而又合理，則所獲得的結果就與實際情況相符合。（2）單元特性分析A、選擇位移模式在有限單元法中，選擇節(jié)點位移作為基本未知量時稱為位移法；選擇節(jié)點力作為基本未知量時稱為力法；取一部分節(jié)點力和一部分節(jié)點位移作為基本未知量時稱為混合法。位移法易于實現(xiàn)計算自動化，所以，在有限單元法中位移法應用范圍最廣。當采用位移法時，物體或結構物離散化之后，就可把單元總的一些物理量如位移，應變和應力等由節(jié)點位移來表示。這時可以對單元中位移的分布采用一些能逼近原函數(shù)的近似函數(shù)予以描述。通常，有限元法我們就將位移表示為坐標變量的簡單函數(shù)。B、分析單元的力學性質根據單元的材料性質、形狀、尺寸、節(jié)點數(shù)目、位置及其含義等，找出單元節(jié)點力和節(jié)點位移的關系式，這是單元分析中的關鍵一步。此時需要應用彈性力學中的幾何方程和物理方程來建立力和位移的方程式，從而導出單元剛度矩陣，這是有限元法的基本步驟之一。C、計算等效節(jié)點力物體離散化后，假定力是通過節(jié)點從一個單元傳遞到另一個單元。但是，對于實際的連續(xù)體，力是從單元的公共邊傳遞到另一個單元中去的。因而，這種作用在單元邊界上的表面力、體積力和集中力都需要等效的移到節(jié)點上去，也就是用等效的節(jié)點力來代替所有作用在單元上得力。（3）單元組集利用結構力的平衡條件和邊界條件把各個單元按原來的結構重新連接起來，形成整體的有限元方程。（4）求解未知節(jié)點位移解有限元方程式得出位移。這里，可以根據方程組的具體特點來選擇合適的計算方法。通過上述分析，可以看出，有限單元法的基本思想是"一分一合"，分是為了就進行單元分析，合則為了對整體結構進行綜合分析。有限元的發(fā)展概況1943年courant在論文中取定義在三角形域上分片連續(xù)函數(shù)，利用最小勢能原理研究St.Venant的扭轉問題。1960年clough的平面彈性論文中用‘有限元法’這個名稱。1965年馮康發(fā)表了論文‘基于變分原理的差分格式’，這篇論文是國際學術界承認我國獨立發(fā)展有限元方法的主要依據。1970年隨著計算機和軟件的發(fā)展，有限元發(fā)展起來。涉及的內容：有限元所依據的理論，單元的劃分原則，形狀函數(shù)的選取及協(xié)調性。有限元法涉及：數(shù)值計算方法及其誤差、收斂性和穩(wěn)定性。應用范圍：固體力學、流體力學、熱傳導、電磁學、聲學、生物力學求解的情況：桿、梁、板、殼、塊體等各類單元構成的彈性（線性和非線性）、彈塑性或塑性問題（包括靜力和動力問題）。能求解各類場分布問題（流體場、溫度場、電磁場等的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)問題），水流管路、電路、潤滑、噪聲以及固體、流體、溫度相互作用的問題。4.2選題背景齒輪是最重要的零件之一。它具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比正確，使用壽命長等特點，但從零件失效的情況來看，齒輪也是最容易出故障的零件之一。據統(tǒng)計，在各種機械故障中，齒輪失效就占故障總數(shù)的60%以上。其中輪齒的折斷又是齒輪失效的主要原因之一。齒輪嚙合過程作為一種接觸行為,因涉及接觸狀態(tài)的改變而成為一個復雜的非線性問題。傳統(tǒng)的齒輪理論分析是建立在彈性力學基礎上的,對于齒輪的接觸強度計算均以兩平行圓柱體對壓的赫茲公式為基礎,在計算過程中存在許多假設,不能準確反映齒輪嚙合過程中的應力以及應變分布與變化。相對于理論分析,有限元法則具有直觀、準確、快速方便等優(yōu)點。ANSYS是一個融結構、熱、流體、電、磁、聲學于一體的大型通用有限元軟件。作為目前最流行的有限元軟件之一,它具備功能強大、兼容性好、使用方便、計算速度快等優(yōu)點,成為工程師們開發(fā)設計的首選,廣泛應用于一般工業(yè)及科學研究領域。而在機械結構系統(tǒng)中,主要在于分析機械結構系統(tǒng)受到負載后產生的反應,如位移、應力、變形等,根據該反應判斷是否符合設計要求。4.3本文主要工作（1）利用ANSYS對分析模型進行靜力分析（2）利用ANSYS對分析模型進行模態(tài)分析（3）利用ANSYS對分析模型進行熱分析?5在ANSYS中建立齒輪分析模型5.1幾何模型的建立5.1.1齒輪的具體基本參數(shù)和尺寸表5.1齒輪的具體基本參數(shù)和尺寸材料泊松比彈性模量模數(shù)齒數(shù)分度圓壓力角齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)45鋼u=0.3206GPaM=2.5Z=49a=2010.25標準中心距齒厚a=125mmB=20mm5.1.2漸開線的生成原理[5]在ANSYS中進行幾何建模，首先需要定義坐標系。ANSYS提供了直角坐標、極坐標、球坐標三種坐標系可供選用。鑒于漸開線在極坐標中具有最簡單的方程形式——便于幾何建模，故在ANSYS中，首先定義部極坐標系為工作坐標系，建立漸開線極坐方程：(1)(2)式中——漸開線上各點壓力角(弧度)Rb——漸開線的基圓半徑——漸開線上各點的展角利用式(1)、(2)成關鍵點的坐標后，直接在ANSYS下生成相應的關鍵點，再利用ANSYS中的Bsplines功能即可生成所需的漸開線。圖5.1漸開線生成原理圖圖5.2齒輪嚙合實體5.2幾何模型的網格劃分（1）ANSYS有限元網格劃分是進行數(shù)值模擬分析至關重要的一步，它直接影響著后續(xù)數(shù)值計算分析結果的精確性。網格劃分涉及單元的形狀及其拓撲類型、單元類型、網格生成器的選擇、網格的密度、單元的編號以及幾何體素。從幾何表達上講，梁和桿是相同的，從物理和數(shù)值求解上講則是有區(qū)別的。同理，平面應力和平面應變情況設計的單元求解方程也不相同。在有限元數(shù)值求解中，單元的等效節(jié)點力、剛度矩陣、質量矩陣等均用數(shù)值積分生成，連續(xù)體單元以及殼、板、梁單元的面內均采用高斯（Gauss）積分，而殼、板、梁單元的厚度方向采用辛普生（Simpson）積分。辛普生積分點的間隔是一定的，沿厚度分成奇數(shù)積分點。由于不同單元的剛度矩陣不同，采用數(shù)值積分的求解方式不同，因此實際應用中，一定要采用合理的單元來模擬求解。[6]（2）ANSYS網格劃分的指導思想ANSYS網格劃分的指導思想是首先進行總體模型規(guī)劃，包括物理模型的構造、單元類型的選擇、網格密度的確定等多方面的內容。在網格劃分和初步求解時，做到先簡單后復雜，先粗后精，2D單元和3D單元合理搭配使用。為提高求解的效率要充分利用重復與對稱等特征，由于工程結構一般具有重復對稱或軸對稱、鏡象對稱等特點，采用子結構或對稱模型可以提高求解的效率和精度。利用軸對稱或子結構時要注意場合，如在進行模態(tài)分析、屈曲分析整體求解時，則應采用整體模型，同時選擇合理的起點并設置合理的坐標系，可以提高求解的精度和效率，例如，軸對稱場合多采用柱坐標系。有限元分析的精度和效率與單元的密度和幾何形狀有著密切的關系，按照相應的誤差準則和網格疏密程度，避免網格的畸形。在網格重劃分過程中常采用曲率控制、單元尺寸與數(shù)量控制、穿透控制等控制準則。在選用單元時要注意剪力自鎖、沙漏和網格扭曲、不可壓縮材料的體積自鎖等問題。[7]ANSYS軟件平臺提供了網格映射劃分和自由適應劃分的策略。映射劃分用于曲線、曲面、實體的網格劃分方法，可使用三角形、四邊形、四面體、五面體和六面體，通過指定單元邊長、網格數(shù)量等參數(shù)對網格進行嚴格控制，映射劃分只用于規(guī)則的幾何圖素，對于裁剪曲面或者空間自由曲面等復雜幾何體則難以控制。自由網格劃分用于空間自由曲面和復雜實體，采用三角形、四邊形、四面體進行劃分，采用網格數(shù)量、邊長及曲率來控制網格的質量。（3）ANSYS網格劃分基本原則[10]①網格數(shù)量網格數(shù)量的多少將影響計算結果的精度和計算規(guī)模的大小。一般來講，網格數(shù)量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規(guī)模也會增加，所以在確定網格數(shù)量時應權衡兩個因數(shù)綜合考慮。②網格疏密網格疏密是指在結構不同部位采用大小不同的網格，這是為了適應計算數(shù)據的分布特點。在計算數(shù)據變化梯度較大的部位(如應力集中處)，為了較好地反映數(shù)據變化規(guī)律，需要采用比較密集的網格。而在計算數(shù)據變化梯度較小的部位，為減小模型規(guī)模，則應劃分相對稀疏的網格。這樣，整個結構便表現(xiàn)出疏密不同的網格劃分形式。下面通過實例給出網格疏密對計算精度的影響。③單元階次許多單元都具有線性、二次和三次等形式，其中二次和三次形式的單元稱為高階單元。選用高階單元可提高計算精度，因為高階單元的曲線或曲面邊界能夠更好地逼近結構的曲線和曲面邊界，且高次插值函數(shù)可更高精度地逼近復雜場函數(shù)，所以當結構形狀不規(guī)則、應力分布或變形很復雜時可以選用高階單元。但高階單元的節(jié)點數(shù)較多，在網格數(shù)量相同的情況下由高階單元組成的模型規(guī)模要大得多，因此在使用時應權衡考慮計算精度和時間。④網格質量網格質量是指網格幾何形狀的合理性。質量好壞將影響計算精度。質量太差的網格甚至會中止計算。直觀上看，網格各邊或各個內角相差不大、網格面不過分扭曲、邊節(jié)點位于邊界等份點附近的網格質量較好。網格質量可用細長比、錐度比、內角、翹曲量、拉伸值、邊節(jié)點位置偏差等指標度量。劃分網格時一般要求網格質量能達到某些指標要求。在重點研究的結構關鍵部位，應保證劃分高質量網格，即使是個別質量很差的網格也會引起很大的局部誤差。而在結構次要部位，網格質量可適當降低。當模型中存在質量很差的網格(稱為畸形網格)時，計算過程將無法進行。網格分界面和分界點，結構中的一些特殊界面和特殊點應分為網格邊界或節(jié)點以便定義材料特性、物理特性、載荷和位移約束條件。即應使網格形式滿足邊界條件特點，而不應讓邊界條件來適應網格。常見的特殊界面和特殊點有材料分界面、幾何尺寸突變面、分布載荷分界線(點)、集中載荷作用點和位移約束作用點等。[16]單元的質量和數(shù)量對求解結果和求解過程影響較大，如果結構單元全部由等邊三角形、正方形、正四面體、立方六面體等單元構成，則求解精度可接近實際值，但由于這種理想情況在實際工程結構中很難做到。因此根據模型的不同特征，設計不同形狀種類的網格，有助于改善網格的質量和求解精度。單元質量評價一般可采用以下幾個指標：（1）單元的邊長比、面積比或體積比以正三角形、正四面體、正六面體為參考基準。理想單元的邊長比為1，可接受單元的邊長比的范圍線性單元長寬比小于3，二次單元小于10。對于同形態(tài)的單元，線性單元對邊長比的敏感性較高階單元高，非線性比線性分析更敏感。（2）扭曲度：單元面內的扭轉和面外的翹曲程度。（3）疏密過渡：網格的疏密主要表現(xiàn)為應力梯度方向和橫向過渡情況，應力集中的情況應妥善處理，而對于分析影響較小的局部特征應分析其情況，如外圓角的影響比內圓角的影響小的多。（4）節(jié)點編號排布：節(jié)點編號對于求解過程中的總體剛度矩陣的元素分布、分析耗時、內存及空間有一定的影響。合理的節(jié)點、單元編號有助于利用剛度矩陣對稱、帶狀分布、稀疏矩陣等方法提高求解效率，同時要注意消除重復的節(jié)點和單元。⑤位移協(xié)調性位移協(xié)調是指單元上的力和力矩能夠通過節(jié)點傳遞相鄰單元。為保證位移協(xié)調，一個單元的節(jié)點必須同時也是相鄰單元的節(jié)點，而不應是內點或邊界點。相鄰單元的共有節(jié)點具有相同的自由度性質。否則，單元之間須用多點約束等式或約束單元進行約束處理。[17]實體建模的最終目的劃分網格以生成節(jié)點和單元，生成節(jié)點和單元的網格劃分過程分為兩個步驟：（1）定義單元屬性；（2）定義網格生成控制并生成網格。5.2.1定義單元屬性定義材料屬性中彈性模量206Gpa，泊松比PRXY：0．3，密度為:7．82×103kg/，在本文的討論的問題中，摩擦因數(shù)Mu=o．3。具體的操作如下：（1）先定義網格單元。圖5.3定義網格單元（2）定義材料屬性。圖5.4定義材料屬性5.2.2定義網格生成控制并生成網格下面為網格劃分的結果：圖5.5劃分網格的具體數(shù)設置圖5.6劃分網格后的齒輪實體5.3ANSYS靜力加載與靜力求解5.3.1ANSYS施加邊界條件和加載略?6全文總結與展望6.1全文總結在完成本論文的過程中遇到了很多的問題，第一個問題是如何做出齒廓線，第二個問題是如何劃分網格，第三個是如何創(chuàng)建接觸對，第四個是如何進行求解控制。（1）在ANSYS中創(chuàng)建模型對一個初學ANSYS軟件的人來說是有相當?shù)碾y度的，我通過查閱資料自己學習和向老師請教最后編寫了漸開線的APDL命令流，其余的工作大多利用界面操作完成。由于這是在ANSYS中直接建模，利用參數(shù)化建模技術，只要改變相應的齒輪參數(shù)就可以生成相應的齒輪模型，為齒輪嚙合傳動分析的建模，節(jié)約了大量的時間，提高了效率。（2）劃分網格的方法的有很多種，如何在這么多的方法中選擇一個適用于我創(chuàng)建的齒輪模型費了很大的功夫，通過學習和查閱資料