工程扫描仪滑架部件力学特性和热特性分析

论文摘要

以ANSYS软件为代表的有限元方法在电子设备结构设计CAE(Computer AidedEngineering)仿真分析阶段是最为重要的方法,本文仅以光机电一体化的电子设备—扫描仪中的滑架部件为研究对象,应用有限元方法,力求在滑架部件设计阶段得到并改善其性能,以便提高扫描仪的扫描质量。具体研究内容如下:首先将用SOLIDWORKS软件建立的滑架部件模型导入ANSYS分析软件中,对其力学特性和振动模态特性进行仿真模拟,得到其在工作状态时的变形情况、固有频率和振型,并对计算结果进行评价,从而为滑架部件的结构设计提供理论参考依据。其次,由于扫描仪CCD(Charge Coupled Device)控制板发热功率很大,会在滑架的局部空间形成一个温度区,这也会影响扫描仪的扫描质量,因此本文应用ANSYS分析软件采用有限元法对CCD控制板的温度场进行计算,得到其温度场分布情况,并对温度场进行分析。最后,为了使CCD能够在更好的环境温度下工作,设计采用热管对CCD控制板进行散热,从而提高扫描仪的扫描质量和可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及其意义
• 1.2 论文的工作概要和章节安排
• 1.2.1 论文工作概要
• 1.2.2 章节安排
• 第二章 滑架部件概述及有限元法原理
• 2.1 滑架部件概述
• 2.2 有限元法原理
• 2.2.1 有限元法基本思想
• 2.2.2 板壳单元有限元方程
• 2.3 本章小结
• 第三章 滑架部件力学特性分析
• 3.1 ANSYS软件概述
• 3.2 ANSYS软件分析过程
• 3.2.1 前处理
• 3.2.2 加载及求解
• 3.2.3 后处理
• 3.2.4 ANSYS软件提供的分析类型
• 3.3 滑架部件有限元分析
• 3.3.1 结构线性静力分析
• 3.3.2 结构改进与分析
• 3.4 滑架部件模态分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 滑架部件热学特性分析
• 4.1 概述
• 4.2 温度场基本方程及数学模型
• 4.2.1 热量传递基本方式
• 4.2.2 温度场数学模型及边界条件
• 4.3 热传导问题稳态温度场的有限元法
• 4.4 CCD控制板温度场分析
• 4.4.1 CCD控制板概述
• 4.4.2 CCD控制板温度分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 控制板热管传热分析
• 5.1 概述
• 5.2 热管工作原理
• 5.2.1 热管的基本工作原理
• 5.2.2 热管工作的基本条件及特点
• 5.3 控制板热管散热分析
• 5.3.1 控制板热管散热示意图
• 5.3.2 控制板热管传热模型
• 5.4 控制板热管散热计算
• 5.4.1 热管结构参数
• 5.4.2 计算各热阻值
• 5.4.3 热管管壳强度和传热极限校验
• 5.4.4 使用热管散热的优点
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果