張 娜，王 強(qiáng)，李 雯

(黑龍江工程學(xué)院)

1 汽車舉升機(jī)Pro/E三維實(shí)體模型的建立

Pro/ENGINEER是一個(gè)基于特征的三維建模軟件，注重于對(duì)三維實(shí)體的精確建模，包含了產(chǎn)品模型的體積、面積、重心、重量、慣性大小等。Pro/ENGINEER中零件模型的構(gòu)造是由各種特征來生成的，零件的設(shè)計(jì)過程就是特征的累積過程。在Windows環(huán)境下，以三維建模軟件Pro/E為圖形平臺(tái)，建立汽車舉升機(jī)的三維實(shí)體模型并進(jìn)行虛擬裝配及干涉檢查。

2 基于ANSYS軟件的有限元受力分析

將汽車舉升機(jī)三維實(shí)體模型通過專用模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口導(dǎo)入ANSYS，Pro/E與ANSYS之間的接口技術(shù)常用的有兩種:Pro/E與ANSYS集成接口和通過IGES(*.igs)格式文件導(dǎo)入。將導(dǎo)入ANSYS中的舉升機(jī)模型設(shè)置實(shí)常數(shù)、關(guān)鍵選項(xiàng)和各求解控制選項(xiàng)，給定初始條件、邊界條件及約束進(jìn)行求解計(jì)算，獲得不同壓力場(chǎng)的應(yīng)力、應(yīng)變及位移分布狀況，針對(duì)應(yīng)力較集中部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析。

以對(duì)雙柱式舉升機(jī)主立柱進(jìn)行有限元分析為例，將在Pro/E中建立好的主立柱模型打開，然后點(diǎn)擊ANSYS下的ANSYSGeom菜單，點(diǎn)擊ANSYS軟件中的Plot下的Volume菜單，模型便會(huì)自動(dòng)導(dǎo)入到ANSYS軟件中，然后對(duì)主立柱模型進(jìn)行有限元分析。

(1)定義屬性。

單元屬性主要包括:單元類型、實(shí)常數(shù)、材料常數(shù)。典型的實(shí)常數(shù)包括:厚度、橫截面面積、高度、梁的慣性矩等。材料屬性包括:彈性模量、泊松比、密度、熱膨脹系數(shù)等。

(2)網(wǎng)格劃分。

ANSYS為用戶提供了兩種常用的網(wǎng)格劃分類型:自由和映射。自由劃分，體現(xiàn)在沒有特定的準(zhǔn)則，對(duì)單元形狀無限制，生成的單元不規(guī)則，基本適用于所有的模型。自由網(wǎng)格生成的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)位置比較隨意，用戶無法控制。映射網(wǎng)格劃分要求面或體形狀滿足一定規(guī)則，它生成的單元形狀比較規(guī)則，適用于形狀規(guī)則的面和體。本載車板中主要采用自由網(wǎng)格劃分，模型自由劃分可采用以下途徑。

(3)加載求解。

ANSYS中載荷包括邊界條件和模型內(nèi)部或外部的作用力。在結(jié)構(gòu)分析中，載荷主要有:位移、力、壓力、彎矩、溫度和重力。主立柱選on aear/ALL DOF(全約束)，約束點(diǎn)在主立柱兩端采取面約束。

(4)查看結(jié)果及分析。

查看變形結(jié)果:變形結(jié)果可動(dòng)畫演示，也可直觀觀察變形情況。

查看應(yīng)力結(jié)果:立柱底端采取on aear/ALL DOF(全約束)，壓力加載在蓋板覆蓋處。

經(jīng)有限元分析結(jié)論此立柱最大應(yīng)力能夠達(dá)到多大，以判斷立柱是否符合使用條件。

3 基于ADAMS軟件的運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)仿真分析

將汽車舉升機(jī)裝配模型通過專用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口導(dǎo)入到ADAMS，完成運(yùn)動(dòng)約束和運(yùn)動(dòng)激勵(lì)的定義，產(chǎn)生參數(shù)化的舉升機(jī)模型，獲得不同工況下舉升機(jī)的速度、加速度、升降耗時(shí)等狀況，針對(duì)存在缺陷的部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，進(jìn)一步提高舉升機(jī)的穩(wěn)定性及安全性，可以代替舉升機(jī)物理樣機(jī)的前期試驗(yàn)，為舉升機(jī)設(shè)計(jì)提供理論參考。

4 仿真結(jié)論分析

與物理樣機(jī)實(shí)際工況及國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的缺陷進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析。

依據(jù)有限元、虛擬裝配技術(shù)建立舉升機(jī)Pro/E三維實(shí)體模型，并進(jìn)行虛擬裝配及干涉檢查，將關(guān)鍵零部件模型通過專用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口導(dǎo)入ANSYS軟件進(jìn)行有限元受力分析，將裝配模型通過專用數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入到ADAMS軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)仿真分析，具體的操作流程程序如圖1。

利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)汽車舉升機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、可靠性及動(dòng)態(tài)特性等方面進(jìn)行研究與分析，修正設(shè)計(jì)上存在的缺陷并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，不僅可以為汽車舉升機(jī)的設(shè)計(jì)制造提供重要的理論依據(jù)，而且對(duì)于提高舉升機(jī)的安全性具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。該項(xiàng)目的研究方法，也可應(yīng)用于汽車舉升機(jī)新產(chǎn)品的研究開發(fā)中，可以縮短新產(chǎn)品研制周期，減少研制經(jīng)費(fèi)，提高設(shè)計(jì)精度和效率，與此同時(shí)該方法還可以被同類產(chǎn)品所應(yīng)用與借鑒，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

圖1 技術(shù)流程圖

:

［1］胡曉樂，吳曉，羅薇，等.基于ADAMS和ANSYS的液壓舉升機(jī)構(gòu)優(yōu)化與結(jié)構(gòu)分析［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012，(4).

［2］王強(qiáng)，齊曉杰，張娜，柳靚楠.基于ADAMS和ANSYS載重車輛輪胎有限元分析［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2009，(1).