Pro-E的結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析(一)

2013-07-13 by:廣州proe/creo培訓(xùn)中心來源:仿真在線

隨著計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,利用現(xiàn)代CAD/CAE工具對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究已經(jīng)成為一種趨勢。proe能實現(xiàn)幾何建模和結(jié)構(gòu)分析的無縫集成,提高了新產(chǎn)品開發(fā)的效率和可靠性。文章簡述了proe在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一般流程,以平面四桿機(jī)構(gòu)為例,說明proe在結(jié)構(gòu)分析中的運用。利用proe建立四桿機(jī)構(gòu)的實體模型,然后進(jìn)行了機(jī)構(gòu)動力學(xué)仿真分析,并驗證了仿真結(jié)果的正確性。在此基礎(chǔ)上,采用負(fù)荷轉(zhuǎn)移到結(jié)構(gòu)的方式來定義載荷,對中間連桿進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強度分析,結(jié)果表明,這樣更加有效快捷。

0 引言

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計算機(jī)輔助設(shè)計越來越廣泛地應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計,這種輔助設(shè)計即包括傳統(tǒng)的二維設(shè)計的數(shù)字化,還包括零部件的可裝配性、運動學(xué)分析及用有限元技術(shù)分析零部件的結(jié)構(gòu)強度、剛度和模態(tài)等。

美國PTC公司推出的proeNGINEER (proe)可以完全實現(xiàn)幾何建模和結(jié)構(gòu)分析的無縫集成。用戶在proe環(huán)境下完成零件的幾何建模后,無需退出設(shè)計環(huán)境就能進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,這是目前絕大多數(shù)軟件所不能做到的。在此之前,機(jī)械設(shè)計工程師進(jìn)行分析時,首先需要使用幾何建模功能強的軟件進(jìn)行建模,然后利用IGES或者STEP格式將數(shù)據(jù)導(dǎo)入其它分析軟件進(jìn)行分析。在這種情況下,最大弊端是數(shù)據(jù)的丟失,分析人員常常需要花費大量的時間和精力進(jìn)行幾何模型的修復(fù)。因此,Pro/MECHANICA可以讓結(jié)構(gòu)工程師將精力集中在設(shè)計工作上,在設(shè)計初期就能因為結(jié)合了分析,從而縮短了整個設(shè)計周期并降低開發(fā)費用。

1 proe結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般流程

傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計過程是先制定設(shè)計方案,通過理論分析,計算其運動學(xué)或者動力學(xué)特性,然后再進(jìn)行優(yōu)化、強度分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計等。這個過程單就運動學(xué)或者動力學(xué)特性分析而言,要經(jīng)過大量的圖解計算或分析計算,繁瑣而復(fù)雜。運用proe進(jìn)行仿真分析,能大大縮短設(shè)計周期,其工作流程如圖1所示。

1.1 參數(shù)化建模

參數(shù)化建模是一種使用重要幾何參數(shù)快速構(gòu)造和修改幾何模型的造型方法,采用參數(shù)化模型,通過調(diào)整參數(shù)來修改和控制幾何形狀,為零件乃至整個產(chǎn)品的自動化驅(qū)動更新提供了基礎(chǔ)。

1.2 機(jī)構(gòu)裝配

裝配過程就是確定裝配體中各組成零件如何連接的過程,零件之間的連接關(guān)系即為裝配關(guān)系。進(jìn)行零件裝配時最重要的步驟就是對零部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)募s束,proe在裝配中提供了多種連接約束,有銷釘、平面、球、軸承等。

1.3 機(jī)構(gòu)分析

機(jī)構(gòu)分析模塊是proe的一個仿真模塊,在機(jī)構(gòu)分析中通過伺服電機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)運動,還可以添加運動副、阻尼等來模擬現(xiàn)實中的外部環(huán)境,進(jìn)而分析機(jī)構(gòu)的運動特點。通過仿真分析能夠得到機(jī)構(gòu)元件的位置、速度及關(guān)鍵部件的受力情況,從而檢查機(jī)構(gòu)的運動能否達(dá)到設(shè)計要求,并為后面的結(jié)構(gòu)分析提供負(fù)荷輸出。

1.4 結(jié)構(gòu)強度分析

當(dāng)機(jī)構(gòu)分析獲得系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)載荷后,就可以確定其典型工況下的受力情況并進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強度分析。這里主要是應(yīng)用Pro/MECHANICA STRUCTURE結(jié)構(gòu)分析軟件包對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化分析,由于理論已經(jīng)軟件化,即使非專業(yè)分析工程師也能進(jìn)行復(fù)雜模型的結(jié)構(gòu)分析,大大提高了設(shè)計效率,增加產(chǎn)品的安全性。

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