UG产品在传动部件的仿真分析.doc

UGS产品在传动部件的仿真分析 姜元庆 现代传动技术是机电工业的关键基础技术。它主要包括机械传动技术、流体传动技术和电气传动技术。现代传动技术主要承担能量传递、改变运动形态、实现对能量的分配和控制、保证传动精度和效率等功能，它是机电产品向高速化、自动化、高效率、高精度、高可靠性、轻量化、多样化方向发展的不可缺少的关键技术之一。最早的传动技术是机械传动，机械传动已经伴随人们走过了几千年的历史，无论是在生活还是生产方面，它都为人类的发展进程作出了巨大的贡献。如今，随着电子技术、信息技术的广泛应用，使机械传动也进入了一个新的发展阶段。机械传动系统在高速、高效、节能、环保以及小型化等方面有了明显的改进。现在，单纯的机械或电气传动似乎更多地加入了流体技术、智能控制技术部分，机械、电子、传感器技术、软件的合成已成为一种重要的趋势100万km，为国外的1/2，重载高速齿轮寿命也低于国外同类产品水平。机械的重大事故设备在安装和使用期间发生设备倒塌，重要机构的减速机轴断裂，造成人员的伤亡等。要避免这类事件的发生就要从最初的选型，设计。正确的设计是设备质量的重要保证机械的设计是一个相对复杂的设计过程,原因是设备的功能、能力、参数等随着不同的用户经常发生变化。所以，其机构与结构随之发生变化。这种变化增加了设计工作的难度。往往是在小的细节设计出错导致大事故的发生。在一些交变载何部位要充分考虑疲劳应力对结构的影响，在具有应力集中的部位应适当降低实际应力的大小。CAE），采用有限元分析方法(FEM)来模拟传动部件的力学性能，发现设计缺陷、减少重量、 增加强度、优化零部件尺寸、优化性能、 选择恰当材料、检查安全要素。 为了帮助制造业企业应对这一挑战，UGS公司推出了完整的数字化仿真解决方案（Digital Simulation Solution，以下简称DSS），涵盖了从CAD/CAE/CAM到PLM（产品全生命周期管理）的全过程。DSS的基础是基于数字样机构建和数字化仿真的过程。客户一般的开发流程是，先设计，然后构建物理样机，再通过对物理样机进行试验，然后按照试验结果进行改进，通过几次循环完成产品的开发。这种开发方式在产品研发过程中极大地增加了研发时间和费用。减少物理样机的建立会给企业带来显著的时间和成本收益。UGS的解决方案的核心就是数字样机和数字化仿真，和物理试验相比，数字化仿真可以更容易、更经常和更有效地实现。通过数字化仿真，可以模拟零部件的力学行能，以保证零件满足需要的性能，从而达到提高材料利用率、优化产品的结构、提高产品的最大承载能力和产品的疲劳寿命的目标。此外，数字化仿真的结果还可以为企业未来的产品设计提供理论依据，从而可以克服研发流程的瓶颈，使产品的质量和创新得到改进和提升，并充分满足客户的时间、质量和成本这一既相互依存又相互制约的三个要求。 UGS公司的数字化仿真解决方案的核心构件是NX NASTRAN。作为世界CAE工业标准及最流行的大型通用结构有限元分析软件NX NASTRAN是一具有高度可靠性的结构有限元分析软件有着40年的开发和改进历 史50,000多个最终用户的长期工程应用的验证。 NX NASTRAN每一版的发行都要经过4个级别、 5,000个以上测试题目的检验。NX NASTRAN的计算结果与其它质量规范相比已成为最高质量标准得到有限元界的一致公认。众多重视产品质量的大公司和工业行业都用NX NASTRAN的计算结果作为标准代替其它质量规范。NX NASTRAN的计算结果通常被视为评估其它有限元分析软件精度的参照标准同时也是处理大型工程项目和国际招标的首选有限元分析工具。NX NASTRAN的分析并为用户提供了方便的模块化功能选项主要用来求解结构在与时间无关作用下的响应并得出所需的节点位移节点力约束力单元内力NX NASTRAN支持全范围的材料模式包括均质各项同性材料正交各项异性材料随温度变化的材料方便的载荷与工况组合单元上的点、线和面载荷热载荷、各种载荷的加权组合在前后处理程序NX Master Fem中定义时可把载荷直接施加于几何体上。 NX NASTRAN中屈曲分析包括线性屈曲分析可以考虑固定的预载荷，也可使用惯性释放；非线性屈曲分析包括几何非线性失稳分析非线性后屈曲(Snap-through)分析空气动力弹性及颤振分析DMAP，和分布式计算。 结构动力学分析是NX NASTRAN的主要强项之一它具有其它有限元分析软件所无法比 常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影 响同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用NX NASTRAN动力学分析功能包括正则模态及复特征值分析 频率及瞬态响应分 析 随机响应分析、 响应及冲击谱分析、 动力灵敏度分析等。针对于中小及超大型问题不同的解题规模, NX NASTRAN不同的动力学方法加以求解