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基于有限元法分析的机架装配干涉处理

汇报人：

2024-02-06

引言

机架有限元模型建立

机架装配干涉检测与分析

机架装配干涉处理方案制定

机架优化设计及验证

结论与展望

目录

01

引言

随着机械制造业的发展，机架装配精度要求越来越高

干涉问题成为影响装配质量和效率的关键因素

研究干涉处理方法对于提高机架装配质量和效率具有重要意义

03

干涉对机架装配的影响

降低装配精度、增加装配难度、甚至导致装配失败

01

机架装配过程中可能出现的干涉类型

几何干涉、运动干涉等

02

干涉产生的原因

设计误差、制造误差、装配误差等

02

机架有限元模型建立

复杂几何形状

机架通常由多个零部件组成，具有复杂的几何形状和结构特征。

材料属性

机架材料通常为金属，具有各向同性和均质性的特点，需要考虑材料的弹性模量、泊松比和密度等参数。

连接方式

机架各零部件之间通过焊接、螺栓连接等方式连接在一起，这些连接方式会对机架的整体刚度和强度产生影响。

根据机架的实际结构特点，对几何模型进行必要的简化，以提高计算效率。

选择合适的网格类型和尺寸，对几何模型进行网格划分，生成有限元模型。

根据机架的实际工作情况，设置合适的边界条件，如约束、载荷等。

将机架材料的属性赋值给有限元模型中的相应单元。

几何模型简化

网格划分

边界条件设置

材料属性赋值

关键参数设置

网格划分策略

网格质量检查

求解器设置

包括弹性模量、泊松比、密度等材料的物理参数，以及网格尺寸、类型等有限元分析参数。

对生成的网格进行质量检查，确保网格质量满足分析要求，避免出现畸形网格等问题。

根据机架的结构特点和分析需求，选择合适的网格划分策略，如局部加密、多层网格等。

选择合适的求解器和求解方法，设置求解精度和收敛准则等参数。

03

机架装配干涉检测与分析

通过比较装配体中各零部件之间的相对位置关系，判断是否存在干涉现象。

干涉检测基本原理

常用干涉检测方法

干涉检测算法

包括基于几何模型的干涉检测、基于物理仿真的干涉检测等。

研究并应用高效的干涉检测算法，提高检测速度和准确性。

03

02

01

将连续体离散化为有限个单元，通过求解单元节点位移和应力来近似模拟实际物理现象。

有限元法基本原理

建立有限元模型、施加边界条件、求解有限元方程、提取干涉信息。

干涉分析步骤

输出干涉部位、干涉量等信息，为后续处理提供依据。

干涉分析结果

利用计算机图形学技术，将干涉分析结果以直观、易懂的方式展示出来。

可视化技术

通过颜色、形状等视觉元素，突出显示存在干涉的部位。

干涉部位高亮显示

将干涉量以图形化方式展示，便于用户快速了解干涉程度和分布情况。

干涉量可视化

04

机架装配干涉处理方案制定

对机架装配进行初步检查，识别潜在的干涉问题。

初步检查

详细分析

处理方案制定

方案实施与验证

利用有限元法对机架进行详细分析，确定干涉的具体位置和程度。

根据分析结果，制定针对性的干涉处理方案。

按照处理方案进行实施，并对处理后的机架进行再次分析和验证，确保干涉问题得到解决。

案例一

某型机架装配过程中出现干涉问题，通过分析发现是由于零件尺寸偏差导致。处理方案为对零件进行返修，调整尺寸后重新装配，最终成功解决干涉问题。

案例二

另一型机架在装配过程中发现干涉问题，经过分析发现是由于设计不合理导致。处理方案为对设计进行修改，优化结构布局，重新制造零件并装配，最终消除了干涉现象。

对于因零件尺寸偏差导致的干涉问题，制定返修方案，明确返修流程和验收标准，确保零件尺寸符合要求。

对于因装配工艺不当导致的干涉问题，制定装配工艺改进方案，明确装配顺序和注意事项，确保装配过程符合要求。

对于因设计不合理导致的干涉问题，制定设计优化方案，对机架结构进行改进，避免干涉现象的发生。

对于因材料变形导致的干涉问题，制定材料处理方案，对材料进行预处理或更换材料，以减小材料变形对机架装配的影响。

05

机架优化设计及验证

针对原始机架设计进行干涉分析，确定干涉区域和原因。

采用有限元法对机架进行结构分析和优化，包括材料选择、截面形状、连接方式等。

根据优化结果，对机架结构进行调整和改进，消除干涉现象。

03

针对特定工况进行模拟分析，检验机架在实际使用中的性能表现。

01

对优化后的机架进行有限元分析，评估其强度、刚度、稳定性等性能指标。

02

与原始机架进行对比分析，验证优化效果和改进程度。

制造优化后的机架样机，进行实际装配和测试。

通过实验数据收集和分析，验证有限元分析的准确性和可靠性。

将实验结果与原始机架进行对比分析，进一步验证优化设计的有效性和优越性。

06

结论与展望

1

2

3

成功构建了机架的有限元模型，并通过实验验证了模型的准确性，为后续的装配干涉处理提供了基础。

有限元模型的建立与验证

利用有限元