大型鼓筒式转台的三维仿真设计研究

论文摘要

随着科技的发展,现代舞美艺术也在不断追求发展与创新,对舞台机械提出了更高的技术要求。舞台机械作为现代舞美艺术的载体,只有通过先进的技术和设计研究方法,大力提高其技术水平,才能满足日益苛刻的舞台使用要求。在技术手段合理利用的前提下,采用先进的计算机技术对舞台进行设计研究,可以在很大程度上提高舞台技术的安全性、可靠性和先进性。鼓筒式转台作为舞台机械行业中体量最大、最复杂的设备之一,目前市场上的产品大都存在设计不合理、重量大、能耗高、噪音高等缺点。所以本文采用UG三维软件对其进行设计仿真,并应用有限元技术对其进行力学计算分析及优化,具体研究内容如下：1.研究了国内大型剧场内鼓筒转台发展现状,发现其存在的问题。文中多功能鼓筒转台即要实现其自身旋转,升降平台升降运动和倾斜台面的倾斜旋转运动等功能,并在设计初期创新思路与方法,主要解决倾斜台面无大缝隙的快速倾斜旋转运动。2.由于传统设计软件的局限性,文中应用UG NX6三维软件,对鼓筒转台、升降平台和倾斜台面进行三维设计,并采用虚拟装配技术将整体零部件装配成完整的转台组件,进而完成静态干涉分析。在虚拟装配的基础之上,对整体结构特别是升降平台和倾斜台面进行运动仿真,分析整体结构的运动平稳性,验证运动过程中结构是否存在零部件的运动干涉,以进一步保证结构的设计合理。3.介于舞台机械的安全性能要求,文中借助有限元软件ANSYS12.0,应用APDL语言编写命令流文件,对鼓筒转台整体结构进行静力学计算。分析其整体结构受力与变形,校核其力学性能是否满足强度、刚性等设计要求。同时经过计算分析优化原结构,以期达到保证其基本设计要求的同时减轻结构自重,节省材料,降低能耗的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题来源
• 1.2 舞台机械发展现状及问题
• 1.2.1 国外舞台机械的发展及现状
• 1.2.2 国内舞台机械的发展及其现状
• 1.2.3 国内鼓筒式转台现状和存在的问题
• 1.3 课题研究的内容及意义
• 1.3.1 课题研究内容
• 1.3.2 课题研究意义
• 2 鼓筒转台总体设计
• 2.1 鼓筒转台总体结构及其简介
• 2.2 升降倾斜台体设计思路
• 2.2.1 可倾斜台体的台面倾斜的方向问题
• 2.2.2 可倾斜台面倾斜旋转轴的处理
• 2.2.3 可倾斜台面的倾斜驱动的选取
• 2.3 本章小结
• 3 鼓筒转台整体三维模型的建立
• 3.1 UG NX 6.0软件介绍
• 3.1.1 UG/Gateway
• 3.1.2 CAD模块
• 3.1.3 MoldWizard模块
• 3.1.4 CAM模块
• 3.1.5 产品分析模块
• 3.2 结构建模中遇到的问题及解决方法
• 3.3 鼓筒转台零部件实体模型的建立
• 3.4 升降、倾斜台体三维实体模型建立
• 3.4.1 升降台零部件三维实体模型
• 3.4.2 倾斜台体零部件三维实体模型
• 3.5 本章小结
• 4 鼓筒转台虚拟装配与运动仿真
• 4.1 基于UG的装配特点
• 4.2 鼓筒转台整体结构装配
• 4.2.1 鼓筒转台自身结构装配
• 4.2.2 升降平台与倾斜台体的装配
• 4.2.3 鼓筒转台整体结构装配
• 4.3 UG运动模块简介
• 4.3.1 运动分析模块基本概念
• 4.3.2 运动分析模块分析类型
• 4.3.3 运动分析方案的创建
• 4.4 鼓筒转台运动仿真分析
• 4.4.1 鼓筒转台台体运动仿真分析
• 4.4.2 升价平台倾斜台面运动仿真分析
• 4.5 本章小结
• 5 鼓筒转台主体结构有限元计算分析及结构优化
• 5.1 有限元软件简介及应用
• 5.1.1 ANSYS有限元软件及APDL简介
• 5.1.2 舞台机械有限元计算分析的相关理论与方法
• 5.2 鼓筒转台主体结构有限元模型的建立
• 5.2.1 鼓筒转台结构简化
• 5.2.2 鼓筒转台结构建模方法
• 5.3 鼓筒转台有限力学分析
• 5.3.1 鼓筒转台有限元模型边界条件
• 5.3.2 鼓筒转台计算结果分析
• 5.4 鼓筒转台结构优化
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢