Pro-E的結構設計與分析(一)

2013-07-13  by:廣州proe/creo培訓中心  來源:仿真在線

Pro-E的結構設計與分析(一)

       隨著計算機技術的進步,利用現代CAD/CAE工具對機械結構進行研究已經成為一種趨勢。proe能實現幾何建模和結構分析的無縫集成,提高了新產品開發的效率和可靠性。文章簡述了proe在結構設計中的一般流程,以平面四桿機構為例,說明proe在結構分析中的運用。利用proe建立四桿機構的實體模型,然后進行了機構動力學仿真分析,并驗證了仿真結果的正確性。在此基礎上,采用負荷轉移到結構的方式來定義載荷,對中間連桿進行了結構強度分析,結果表明,這樣更加有效快捷。

0 引言 

       隨著計算機技術的發展,計算機輔助設計越來越廣泛地應用于產品設計,這種輔助設計即包括傳統的二維設計的數字化,還包括零部件的可裝配性、運動學分析及用有限元技術分析零部件的結構強度、剛度和模態等。 

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

1 proe結構設計的一般流程 

       傳統機械產品設計過程是先制定設計方案,通過理論分析,計算其運動學或者動力學特性,然后再進行優化、強度分析及結構設計等。這個過程單就運動學或者動力學特性分析而言,要經過大量的圖解計算或分析計算,繁瑣而復雜。運用proe進行仿真分析,能大大縮短設計周期,其工作流程如圖1所示。  

1.1 參數化建模 

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

1.2 機構裝配 

       裝配過程就是確定裝配體中各組成零件如何連接的過程,零件之間的連接關系即為裝配關系。進行零件裝配時最重要的步驟就是對零部件進行適當的約束,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 機構分析 

       機構分析模塊是proe的一個仿真模塊,在機構分析中通過伺服電機驅動機構運動,還可以添加運動副、阻尼等來模擬現實中的外部環境,進而分析機構的運動特點。通過仿真分析能夠得到機構元件的位置、速度及關鍵部件的受力情況,從而檢查機構的運動能否達到設計要求,并為后面的結構分析提供負荷輸出。 

1.4 結構強度分析 

       當機構分析獲得系統靜態和動態載荷后,就可以確定其典型工況下的受力情況并進行結構的強度分析。這里主要是應用Pro/MECHANICA STRUCTURE結構分析軟件包對其進行結構分析和優化分析,由于理論已經軟件化,即使非專業分析工程師也能進行復雜模型的結構分析,大大提高了設計效率,增加產品的安全性。   

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