弹簧三维proe.doc

Pro/E下螺旋扫描所生成弹簧的力学性能分析本文通过P r o /MECHNICA对螺旋扫描生成的实体进行静力分析和模态分析，并与压簧的理论计算结果进行了比较，证明螺旋扫描实体在力学上十分接近实际弹簧。 在结构设计中，弹簧的应用十分广泛，设计人员为了能够力求真实准确的反映结构，在Pro/ENGINEER中一般使用螺旋扫描生成实体来描述弹簧。这样得到的弹簧在外形上和实际弹簧很接近，但力学性能和实际的弹簧相比有何差别，对其进行的模拟能否反映工作状态的弹簧等却一直没有定论。本文利用Pro/ENGINEER中的Pro/MECHNICA模块，分析了压簧的载荷变形情况，计算了自振频率，并与理论计算结果进行了比较。一、创建压簧的模型 本文所述的实例利用螺旋扫描生成一个实体，并模拟弹簧。弹簧长为60mm，弹簧中径为30mm，材料直径为5mm，螺距为10mm。这里可以在弹簧的上下两端面加两个平板，以便在Pro/MECHNICA下添加约束和载荷。模型如图1所示。图1 弹簧模型二、对压簧进行静力分析 这里可以利用Pro/MECHNICA模块以对模型进行静力分析。首先创建一个新的Static Analysis，载荷和约束如图2所示。然后在将弹簧下板的6个自由度进行全约束，并且在上板加1000N的载荷。弹簧变形如图3所示。变形量为12.1mm。图2 弹簧的载荷和约束图3 弹簧的变形三、对压簧进行模态分析 这里我们可以利用P r o /MECHNICA模块以对模型进行模态分析。创建一个新的Modal Analysis，进行模态分析时不需要加约束和载荷，结果如图4所示。弹簧的自振频率为17S-1，四、对压簧进行理论计算圆柱螺旋压缩弹簧设计计算的公式为：共振验算公式为： 其中，f为工作载荷下的变形量(mm)， n 为弹簧自振频率(Hz)，F为工作载荷(100N)，N为弹簧有效圈数是9，G是切变模量(71000MPa)，c为缠绕比c = D / d，D为弹簧中径(200mm)，d为材料直径(16mm)。图4 模态分析结果 经过模拟计算，得出的结果是： f = 12.4mm 由此可见，它们与利用P r o /MECHNICA模拟防真所得到的结果十分接近。五、结论 通过比较Pro/MECHNICA与理论公式计算得到的结果，可以发现：经过螺旋扫描所得到的实体不但外形与实际压缩（拉伸）弹簧非常接近，其力学性能也很接近，所以可以放心地用它来模拟静态与工作状态的压缩（拉伸）弹簧用Pro/ENGINEER软件进行汽车平衡悬架机构分析悬架是汽车的运动部件，也是汽车的重要总成之一，其参数的选取和导向机构的布置对车辆的平顺性、稳定性、通过性及燃料经济性等多种使用性能都有重要的影响。由于越野车行驶条件大多比较恶劣，具有较为复杂多变的工况。如果采用传统的二维平面设计方法，在虚拟仿真时将很难对悬架系统的各种工况进行准确的分析校核。而运用Pro/ENGINEER软件实现对悬架系统的三维参数化驱动布置设计，我们可以充分发挥三维参数化模型直观、准确、快速的优势。 一、创建悬架机构的运动模型 在模型建立前，我们需要先确定悬架机构的各个参数，并建立合理的数值模型，方便后期对模型参数驱动的优化处理。只要正确建立了模型，其他问题也就迎刃而解。 悬架机构的主要零部件有中桥、后桥、悬架支架、贯通轴、中间传动轴、钢板弹簧和钢板弹簧座、以及纵向推力杆等。通过钢板弹簧座与悬架支架的销钉连接、钢板弹簧与中后桥的滑动连接、推力杆两端与桥和悬架支架的销钉连接、以及中后桥间的传动轴连接等，可以实现平衡悬架的轴间载荷平衡功能。 在建立简化的数值模型时，应首先创建基准点、基准轴和基准面等，以实现模型的精确定位与连接。其中钢板弹簧应采用参数关系化来建模，这样建模的好处是可以通过变更模型的弧高参数，来模拟实现车辆在不同载荷工况下悬架的变形。推力杆可以简化为直杆，构成平行四边形连接。各零部件的相互连接处简化为一轴线，并通过合理的装配连接，来满足实际约束要求，这里不再赘述。本文以东风EQ2200越野汽车的悬架系统设计校核为例，简化模型如图1所示。图1 悬架机构的简化模型二、分析悬架机构运动模型 建立好的悬架机构运动模型通过加载板簧座与悬架支架之间的运动来驱动，并通过对板簧弧高的更改，来模拟悬架模型在不同载荷下的工况。一般应针对悬架的极限状态进行分析。车辆悬架的极限状态大致分为以下四种状态： 1中后桥在同一水平面上； 2中桥跳动至极限时后桥下落； 3后桥跳动至极限时中桥桥下落； 4中后桥同时下落。 我们可以通过在Mechanism模块中编辑分析定义来创建各种运动分析。车辆重载时、钢板弹簧压平且中桥向上跳动时悬架的状态如图2所示。图2 车辆重载、钢板弹簧压平且中桥向上跳动时悬架的状态 接下来对中桥向上跳动的工况进行分析，在分析时要考虑整车姿态角、中后桥的跳动量、传动轴的角度和伸缩量及其与贯通轴的间隙等参数，这些参数会随着工况的不同而产生变化，且参数之间相互关联。现以图2所示工况为例进行分析。在“测量”对话框中分别定义以上需要分析的参数。参数如下： A2传动轴与中桥法兰的夹角； A3传动轴与后桥法兰的夹角； A5板簧与水平面的夹角； L1中桥至车架下翼面的距离； L2后桥至车架下翼面的距离； L5传动轴至贯通轴的距离； L6传动轴的长度。 在“测量结果”对话框中分别对以上各个参数进行“时间与测量”的分析，以找出其对时间的敏感度。然后确定对A2优先考虑，并在“测量结果”对话框中对A2与其他各个参数进行“测量与测量”的分析，分析结构图形如图3所示，这里可以通过对数据的对比分析和对零部件模型的相关数值随时进行修改，来保证机构的实际工况要求。图3 分析结构图形 对各个工况进行图形分析后，最终可以确定：传动轴与桥法兰间最大夹角为45时的极限状态，发生在悬架中桥上跳后桥自由下落时的工况，此时的传动轴拉伸最长。通过对极限状态下的图形数据分析后得出，工程人员在设计时应由L1、L2确定中后桥限位装置的尺寸，由L5确定贯通轴的位置，并且由L6的变化量确定传动轴的长度。三、结论 合理运用三维设计软件的动态仿真技术，可以使设计工作更为直观、准确和快速。从而提高企业的设计效率，减轻技术人员的劳动强度，缩短产品的设计周期。而且在采用参数化驱动后，设计人员可以反复修改零部件的形位参数，使变形产品的系列化设计更为快捷高效，从而适应市场的快速变化破衣的CAE（MECHANICA）分析剛做完一個項目，閑者沒事，給大家做一個關於破衣在CAE方面應用的教程。名字就叫椅子的受力分析-破衣的CAE應用第一步，做一個椅子的PART檔案。1）先構建四條邊縣：如圖一：2）在STYLE模塊構建一個曲面。注意：構建綫型的時候配合分析以獲得高質量的面。如圖二3）