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有限元分析（Finite Element Analysis，F(xiàn)EA）是目前機(jī)械設(shè)計中廣泛應(yīng)用的先進(jìn)設(shè)計方法之一，在當(dāng)前主流的 FEA 軟件，如ANSYS等都可以對各種載荷狀態(tài)下受力結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變進(jìn)行分析。但這些FEA軟件存在一個明顯的局限就是實(shí)體建模功能較弱，需要從其它建模軟件，如UG、Pro/E等，經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換導(dǎo)入模型，從而導(dǎo)致分析對象規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是包含大量不規(guī)則的曲線和曲面時，經(jīng)轉(zhuǎn)換后會導(dǎo)致實(shí)體模型失真。
UG軟件提供了一個基于過程的產(chǎn)品設(shè)計環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計、分析到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，所提供的高級仿真模塊是一個集成化、全相關(guān)、直觀易用的CAE工具，可對UG零件和裝配進(jìn)行快速的有限元前處理、求解和后處理，且功能強(qiáng)大、操作簡單易用。
目前，利用UG高級仿真模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)件有限元分析主要集中在對單個零件的分析，包括用戶手冊和各種相關(guān)教程，對其均有詳細(xì)介紹，但對傳動機(jī)構(gòu)的整體有限元分析鮮有介紹。以下分析以某型號伺服壓力機(jī)傳動機(jī)構(gòu)為例，研究采用 UG高級仿真模塊進(jìn)行裝配結(jié)構(gòu)靜力學(xué)有限元分析的方法，并以UG NX 5.0版本為例，具體介紹傳動機(jī)構(gòu)有限元分析方法和步驟，探討復(fù)雜載荷條件下結(jié)構(gòu)件有限元分析的新方法，以期為利用UG高級仿真功能進(jìn)行傳動機(jī)構(gòu)乃至整機(jī)結(jié)構(gòu)件有限元分析提供參考。
對于單個結(jié)構(gòu)件進(jìn)行有限元分析，只需將結(jié)構(gòu)件模型導(dǎo)入有限元分析模塊即可，而對于由多個零件組成的傳動機(jī)構(gòu)，要進(jìn)行有限元分析，首先需要進(jìn)行機(jī)構(gòu)裝配模型的準(zhǔn)備。該傳動機(jī)構(gòu)主要由曲柄、連桿、上肘桿、下肘桿、滑塊以及連接圓柱銷組成，其中曲柄和上圓柱銷與機(jī)身相連，滑塊在機(jī)身軌道內(nèi)滑動，根據(jù)其裝配結(jié)構(gòu)和運(yùn)動關(guān)系，在UG裝配模塊下完成傳動機(jī)構(gòu)的裝配。
對于該傳動機(jī)構(gòu)，由曲柄輸入扭矩T，經(jīng)肘桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)增力放大后，在滑塊輸出力F。由該機(jī)構(gòu)動力學(xué)分析結(jié)果可知，在扭矩T恒定的情況下，曲柄做圓周運(yùn)動過程中，滑塊輸出力F為一變量。根據(jù)壓力機(jī)受力特點(diǎn)和工作特性，只需分析滑塊位于公稱壓力點(diǎn)位置時，傳動機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)即可。因此，在裝配模型中，需將滑塊位置調(diào)整到公稱壓力點(diǎn)，此時曲柄在額定扭矩T作用下，滑塊輸出力F即為壓力機(jī)的公稱壓力。
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