Pro-E的结构设计与分析(二)

2013-07-13 by:ProE/Croe培训中心来源:仿真在线

Pro-E的结构设计与分析(二)

2 proe结构分析实例

2.1 模型的建立

(1)运用proe软件建立四杆机构各部分的实体模型,曲柄尺寸(mm)为90×10×10,连杆尺寸为260×10×10,摇杆尺寸为150×10×10,机架尺寸为210×10×10。

(2)曲柄、连杆、摇杆、机架被添加为steel材料。

(3)把建好的四杆机构模型进行装配,建立相应的运动连接。机架被定义为地,各杆件连接均定义为销钉连接,装配好的四杆机构。

2.2 动力学仿真结果及分析

(1)设置运行环境。模型装配好后进入机构模块,定义伺服电机设定曲柄的驱动速度为600 r/min,在摇杆上施加3000 N·mm的阻力矩,设置曲柄连接轴的初始角速度为600 r/min。新建一个分析,分析类型为“动态”分析,忽略重力的影响,模型运动时间设为0·1S,曲柄刚好运行一圈,帧频设为3600。

(2)分析、获取结果。运行分析,点击进入生成分析的测量结果对话框,创建新测量,分别定义连杆两端的连接反作用力,显示结果。

(3)将载荷转移到结构中。点击“机构”———“在结构中使用”弹出“负荷输出”对话框,“主体”和“分量”都选择连杆,在“估算”下拉列表中选择“时间”,具体时间可读出,此时的载荷输出为连杆两端的作用力及惯性载荷。

(4)分析结果的验证四杆机构的数学模型,各杆长度为li,转动惯量为Ji,角速度为ωi,角加速度为αi,质心加速度为ai,铰链在X、Y方向的力分别为Rix、Riy;外部阻力矩和为M。

以连杆为例,不难求出质心加速度a2x、a2y和角加速度α2,从而算得惯性力和惯性力矩,由平衡条件可以列出下列方程组:

同理,可以建立曲柄和摇杆的二组方程,一共得到三组共九个方程,从中可以解得铰链处作用力的八个分力和电机驱动力矩。代入初始条件,得到连杆两端作用力。

从图中可以看出仿真结果和传统计算曲线在数值大小和变化趋势上吻合的很好,峰值误差在0·1%以内,说明proe的仿真结果是可信的。

2.3 Mechanica结构强度分析

(1)打开连杆零件,进入Pro/Mechanica,指定分析类型为基本模式;

(2)定义零件材料。在材质库中选择Steel并分配给连杆;

(3)设置负载。单击“插入”———“机构负荷”,将动力学分析得到的连杆两端载荷转移到结构中分析中,并将载荷作用在销钉孔,同时施加惯性载荷;将连杆一端进行固定约束;

(4)运行分析。新建分析任务,并运行分析;

(5)查看分析结果。从应力云图中可以看出销钉孔处应力较大,可根据实际情况进行校核。