机械零件有限元分析 实体模型的建立

CATIA装配部件有限元分析CATIA（计算机辅助三维交互应用）是一种广泛应用于机械设计和制造领域的软件。

它提供了一套完整的工具和功能，用于实现产品创新、设计优化和数字化制造。

CATIA的装配部件有限元分析是其中一个功能强大的工具，可以帮助工程师评估设计的结构强度和性能。

装配部件有限元分析（FEA）是一项工程分析技术，用于通过将大型复杂结构分解为小的离散单元，然后通过求解线性和非线性方程组来模拟和预测结构的行为和响应。

在CATIA中，装配部件有限元分析可以通过定义装配体与零部件之间的约束关系和关联关系来分析和评估整个装配体的性能。

在进行装配部件有限元分析之前，首先需要定义整个装配体的几何模型。

CATIA可以通过多种方式创建几何模型，包括绘制、拉伸、旋转、剪切等操作，以及导入其他CAD软件中的模型。

一旦几何模型定义完毕，就可以将其转换为有限元网格模型。

在有限元网格模型中，装配体被分解为小的离散单元，每个单元称为有限元。

这些有限元具有一些特定的属性，如几何形状、材料特性和边界条件。

材料特性定义了材料的力学性能，如弹性模量、屈服强度和断裂韧性。

边界条件定义了固定和加载条件，如约束、力、压力等。

一旦有限元网格模型定义完毕，就可以进行装配部件的有限元分析。

CATIA提供了多种分析类型，包括静态分析、动态分析、热分析、疲劳分析和优化分析。

静态分析用于评估结构的强度和稳定性，动态分析用于分析结构的振动特性，热分析用于评估结构的热响应，疲劳分析用于评估结构在不同加载条件下的寿命，优化分析用于改进结构设计。

装配部件有限元分析的结果通常以图形和数值形式呈现。

CATIA可以生成各种图表和图形，以显示应力、应变、位移、刚度等参数的分布情况。

此外，CATIA还可以生成报告和动画，以帮助工程师更好地理解和解释分析结果。

总之，CATIA的装配部件有限元分析是一种强大的工具，可以帮助工程师评估装配体的强度、稳定性和性能。

通过使用CATIA的装配部件有限元分析，工程师可以优化设计、降低制造成本并提高产品质量。

机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种常用的分析方法，可以用于预测和评估机械结构的性能。

在进行有限元分析时，存在一些关键问题需要考虑和解决。

本文将介绍机械设计中有限元分析的几个关键问题。

1. 网格划分问题：有限元分析是基于网格（或称为离散）模型进行的，因此网格的划分对分析结果的准确性有很大影响。

合理的网格划分应该满足以下要求：在关键区域（如应力集中区域）的网格密度要足够高，以捕捉局部应力的变化；在结构的稳定区域的网格密度可以适当减小，以提高计算效率。

对于复杂结构和多尺度问题，网格划分更加复杂，需要综合考虑精度和计算效率的权衡。

2. 材料参数问题：有限元分析需要提供材料的力学参数，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。

这些参数的准确性对分析结果有很大影响。

实际材料的力学参数通常会受到环境条件、缺陷、制造过程等多种因素的影响，如何选择合适的材料参数是一个关键问题。

在实际应用中，可以借助实验测试、材料数据库以及经验公式等方法来确定合适的材料参数。

3. 边界条件问题：有限元分析需要指定结构的边界条件，如约束条件和加载条件。

边界条件的选择对分析结果也有很大影响。

约束条件应该与实际情况相符，以反映结构的实际受力情况。

加载条件需要根据设计要求和实际工况来指定，以保证分析结果的准确性。

在边界条件的选择过程中，需要综合考虑结构的实际使用情况、安全性要求等因素。

4. 模型简化问题：有限元分析中，构建准确的模型需要考虑很多细节，如零件的精确几何形状、连接方式等。

在实际应用中，有时需要根据实际情况对模型进行简化。

模型简化的目的是为了减少计算复杂度和提高计算效率。

模型简化也可能引入误差，因此需要在精度和计算效率之间进行平衡。

对于复杂结构和多尺度问题，如何进行合理的模型简化是一个具有挑战性的问题。

5. 结果解释问题：有限元分析得到的结果是一系列的位移、应力、应变等数据，如何对这些数据进行解释和分析是另一个关键问题。

中南林业科技大学机械零件有限元分析实验报告专业：机械设计制造及其自动化年级： 2013级班级：机械一班姓名：杨政学号：20131461I一、实验目的通过实验了解和掌握机械零件有限元分析的基本步骤；掌握在ANSYS 系统环境下，有限元模型的几何建模、单元属性的设置、有限元网格的划分、约束与载荷的施加、问题的求解、后处理及各种察看分析结果的方法。

体会有限元分析方法的强大功能及其在机械设计领域中的作用。

二、实验内容实验内容分为两个部分：一个是受内压作用的球体的有限元建模与分析，可从中学习如何处理轴对称问题的有限元求解；第二个是轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理的综合练习，可以较全面地锻炼利用有限元分析软件对机械零件进行分析的能力。

实验一、受内压作用的球体的有限元建模与分析对一承受均匀内压的空心球体进行线性静力学分析，球体承受的内压为1.0×108Pa，空心球体的内径为0.3m，外径为0.5m，空心球体材料的属性：弹性模量2.1×1011，泊松比0.3。

R1=0.3R2=0.5承受内压：1.0×108 Pa受均匀内压的球体计算分析模型（截面图）1、进入ANSYS→change the working directory into yours→input jobname: Sphere2、选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element Types window)→ Options… →select K3: Axisymmetric →OK→Close (the Element Type window)3、定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural→Linear→Elastic→Isotropic→input EX:2.1e11, PRXY:0.3→ OK4、生成几何模型生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS→依次输入四个点的坐标：input：1(0.3，0)，2(0.5，0)，3(0，0.5)，4(0，0.3)→OK 生成球体截面ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global SphericalANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In Active Coord→依次连接1,2,3,4 点生成4 条线→OKPreprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines→依次拾取四条线→OKANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian5、网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set→拾取两条直边:OK→input NDIV: 10 →Apply→拾取两条曲边:OK →input NDIV: 20 → OK →(back to the mesh tool window) Mesh: Areas，Shape: Quad，Mapped →Mesh →Pick All(in Picking Menu) → Close( the Mesh Tool window)6、模型施加约束给水平直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement→On Lines →拾取水平边：Lab2: UY → OK给竖直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement Symmetry B.C.→On Lines→拾取竖直边→OK 给内弧施加径向的分布载荷ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Pressure →On Lines →拾取小圆弧；OK →input V ALUE:1e8→OK7、分析计算ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS→OK(to close the solve Current Load Step window) →close8、结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results→Deformed Shape…→select Def + Undeformed→OK (back to Plot Results window)Contour Plot→Nodal Solu…→select: DOF solution, 分别选X-Component of displacement + Deformed Shape with undeformed model;Y-Component of displacement + Deformed Shape with undeformed model;Displacement vector sum + Deformed Shape with undeformed model.Contour Plot→Nodal Solu…Stress 下分别选X-Component of stress + Deformed Shape with undeformed model;Y-Component of stress + Deformed Shape with undeformed model;Z-Component of stress + Deformed Shape with undeformed model;Vonmises stress + Deformed Shape with undeformed model.查看各后处理结果的数据并回答最后面的问答题。

Internal Combustion Engine &Parts0引言随着科学技术的发展，人们在机械设计中不断地应用更加精密的设备，在设计的过程中，就需要相关的设计人员能够预测出产品的性能、强度、寿命等，并且正确引入相关技术参数来进行精确的计算。

近些年来，随着我国计算机技术的发展以及数据分析相关技术的发展，为相关的计算提供了有效的方法与手段。

将有限元应用力分析应用到机械体结构上，能够充分计算外部的荷载量，以及所引发的应力应变、强度、耐久度的分析，从而能够有效地提高零件的质量，减少零件材料的成本。

有限元分析的结果与软件、建模等有关，在分析过程中，处理方式不当可能造成结果的差异，所以不能过度迷信有限元软件的结果，需要根据具体的情况具体分析。

1有限元分析的概述有限元分析方法作为一种数据处理分析的方法，是近些年来新引进入我国的一种数据分析的方式，其英文名字为FEM 。

它主要是运用数学的计算方法，模拟出物体真实的几何形状，以及负荷量状况，能够将无限的未知量展示出来，这种复杂的计算方法能比其他的代数方法更加准确[1]。

有限元方法是在计算机技术和数值分析方法的基础上发展起来的。

作为一种有效的手段，有限元分析应用在应力分析等领域中，对于机体机构上的外部荷载引起的应力应变以及耐久性、损伤容限、强度等均可以采用试验的方式进行。

有限元分析的过程会发生结果的差异，这与使用的软件和建模过程有关系，在设计中对于软件结果不能迷信，而是要谨慎对待处理方式不通带来的结果差异。

对于具体问题应根据模型试验验证判断结果而来，方能确定有限元结果正确性。

2有限元分析的注意事项工程人员对于有限元分析的精确度和正确性较为关注。

这是因为有限元结果的正确性关系到工程实际的运行。

凭借问题处理经验和有限元理论分析结果，对于有限元分析的注意问题可以归纳如下：①对于有限元分析方法的运用，注意有限元分析方法的流程，加强对有限元结果的认识。

离散网络密度、形函数构造、单元类型、边界条件处理都会产生对结果的影响。

基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用引言：机械结构的设计和分析是现代工程领域中非常重要的一环。

为了确保机械结构的安全性、可靠性和性能优化，传统的试错方法已经远远不够高效。

基于ANSYS的有限元分析技术则成为一种强大、可靠的工具，广泛应用于机械结构的设计、分析与优化。

本文将介绍基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用，并探讨其优点和局限性。

1. 有限元分析的原理和基本步骤有限元分析是一种数值分析方法，将连续体划分为有限个单元，通过建立节点间的力学方程并求解，得出结构在不同载荷下的应力、位移等结果。

基本步骤包括几何建模、网格划分、材料属性定义、边界条件设置和求解结果分析等。

2. 实例：静力学分析以机械零件的静力学分析为例，利用ANSYS进行分析。

首先，进行几何建模，包括绘制零件的实体模型和确定边界条件。

接下来，通过网格划分将实体划分为单元，选择适当的单元类型和单元尺寸以保证计算精度。

然后，为每个单元分配适当的材料属性，包括弹性模量、泊松比等。

在设定边界条件时，要考虑结构的实际工作状况，如约束支撑和作用力的施加。

最后，进行静力学分析并分析结果，得出结构的应力分布和变形情况。

3. 动力学分析与振动模态有限元分析在机械结构的动力学分析中也有广泛应用。

动力学分析主要研究结构在外部激励下的振动响应。

通过ANSYS的有限元分析，可以预测结构的固有频率、模态形状和振动响应等。

这对于设计抗震性能优良的建筑物、减振器的设计等方面有着重要意义。

4. 热力学分析与热应力热力学分析是机械结构设计中的另一个重要领域。

通过ANSYS的有限元分析，可以模拟结构在热荷载作用下的温度分布和热应力。

这对于机械结构的材料选择、冷却系统设计等方面有着重要意义。

5. 优点与局限性基于ANSYS的有限元分析技术具有以下优点：- 高度准确性：有限元分析可以提供全面而准确的结果，能够实现对结构不同部分的局部分析。

- 设计迭代快速：与传统的试错方法相比，有限元分析可以快速进行多个设计迭代，从而实现最优设计。

基于有限元方法的机械零部件结构优化设计机械零部件的结构优化设计是提高产品性能和减少成本的关键环节。

在工程领域，有限元方法是一种常用的工具，可以模拟和分析复杂结构的力学行为。

本文将探讨基于有限元方法的机械零部件结构优化设计。

一、引言随着科技的不断发展，机械零部件的结构优化设计变得越来越重要。

优化设计可以通过改变零部件的几何形状、材料参数和工艺要求等方面，使零部件在满足功能性要求的同时，更加轻量化和耐久。

有限元方法是一种将连续结构离散化为有限个小单元进行力学分析的数值计算方法。

借助于有限元方法，可以对机械零部件进行复杂的力学行为分析，并根据得到的结果进行结构优化设计。

二、有限元建模与分析有限元分析是结构优化设计的基础。

首先，需要将机械零部件进行几何建模，即将其复杂的几何形状简化为有限个几何单元。

常见的几何单元包括三角形、四边形等。

然后，需要为每个几何单元分配适当的材料属性和边界条件。

材料属性包括弹性模量、泊松比、密度等，而边界条件则是对零部件施加的加载情况。

加载可以是力、压力、温度等。

有限元建模完成后，接下来需要确定零部件的有限元模型。

常见的有限元模型包括线性模型和非线性模型。

线性模型适用于材料行为在弹性范围内的情况，而非线性模型用于考虑材料的弹塑性、接触、摩擦等非线性行为。

根据实际情况，选择合适的有限元模型对零部件进行分析。

有限元分析完成后，可以获得零部件的力学行为结果，比如应力、变形等。

根据这些结果，可以对机械零部件进行结构优化设计。

三、结构优化设计1. 基于强度和刚度的优化强度和刚度是机械零部件两个重要的性能指标。

强度是指零部件在外部加载下不发生破坏的能力，而刚度则是指零部件在外部加载下不发生过大变形的能力。

通过在有限元模型中设置约束和目标函数，可以进行强度和刚度的优化设计。

优化设计的目标是在满足强度和刚度要求的前提下，尽可能减小零部件的重量。

2. 基于模态和动力学的优化模态和动力学是机械零部件另外两个重要的性能指标。

有限元法在机械设计中的应用
有限元法（Finite Element Method，简称FEM）是一种利用数值计算方法解决复杂的连续介质问题的数学模型和计算方法。

1. 结构分析：有限元法可以用于分析各类机械结构的变形和应力分布情况。

在机械
设计中，通过对机械零部件进行有限元分析，可以在设计阶段发现结构的弱点和不足之处，指导后续的结构优化设计，并确保设计的安全可靠。

2. 模态分析：有限元法可以用于分析结构的固有频率和模态形态。

在机械设计中，
通过模态分析可以了解结构的固有频率，避免与外界的激励频率发生共振，提高结构的工
作稳定性和可靠性。

3. 疲劳分析：有限元法可以用于分析材料的疲劳寿命。

在机械设计中，通过对机械
零部件进行疲劳分析，可以预测结构在长期使用过程中存在的疲劳问题，指导材料的选择
和结构的改进，延长机械的使用寿命。

4. 流体力学分析：有限元法可以用于分析流体在机械结构中的流动特性和压力分布
情况。

在机械设计中，通过流体力学分析可以优化流体的流通路径和传热效果，提高机械
设备的工作效率。

有限元法在机械设计中的应用，可以通过数值计算的方法对机械结构的性能进行预测
和评估。

通过有限元法的应用，可以提前发现和解决结构中的问题，指导优化设计，提高
机械设备的性能和可靠性。

复杂零件的精确建模及有限元分析王自勤1,陈家兑1,何　玲1,徐玉红2(1.贵州大学,贵州贵阳550003;2.贵州前进橡胶有限公司,贵州贵阳550008)The Precise Modeling of Complex Part and Finite Element AnalysisWANG Ziqin 1,CHEN Jiadui 1,HE Ling 1,XU Yu hong 2(1.Guizhou University ,Guiyang 550003,China ;2.Guizhou Qianjin Rubber Co.Ltd ,Guiyang 550008,China ) 摘要:运用三维软件U G 实现了复杂零件的精确建模,通过U G 与有限元软件ADINA 的连接,运用有限元方法对复杂零件进行了分析.关键词:U G;复杂零件;精确建模;接口;ADI 2NA中图分类号:T H122文献标识码:A文章编号:10012257(2006)04002702收稿日期:20051107Abstract :The p recise modeling of complex part is obtained by using U G software.A meshed model is obtained by t he data exchange interface of U G and ADINA ,t hen t he complex part can be ana 2lyzed by t he finite element met hod.K ey w ords :U G;complex part ;precise model 2ing ;interface ;ADINA0　引言在生产实践中,存在着大量复杂的零件,如渐开线齿轮、柴油机缸盖和飞机发动机的螺旋桨等.要对这类复杂零件进行分析,首先需建立分析模型,然后利用有限元分析软件进行分析.ADINA 软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件,其分析能力十分强大.虽然ADINA 软件自身有着三维建模能力,但是,相对于它的强大的分析功能来说,其建模功能就显得较弱,对一些有比较复杂的结构和曲面的模型,特别是有装配关系的部件,仅靠ADINA 的AU I (图形界面)是很难完成建模工作的.U G 软件是一种参数化的、基于实体建模技术的、统一数据库的大型CAD/CAM 软件,用它来进行建模可满足各种复杂曲面和参数化实体造型的要求,但是其有限元分析能力却很弱.本文以渐开线直齿圆柱齿轮为例,利用U G 软件的强大的造型功能实现复杂零件的精确建模,通过U G 与ADINA 的连接,将精确建模导入有限元分析软件,再利用ADINA 强大的分析能力对其进行分析,解决上述复杂零件的建模及分析问题.1　齿轮的精确建模渐开线齿轮的齿廓曲线随着齿轮的模数m 、齿数z 及齿形角α等参数而改变,属于较复杂的零件,在有限元软件中,一般采用样条曲线近似拟合.然而利用U G 软件中Curve (曲线)功能模块和Exp ression (表达式)功能模块,就可以将渐开线精确绘出[1].1.1　建立渐开线方程圆的渐开线方程为:x =r (co s θ+θsin θ)y =r (sin θ+θcos θ)式中　r基圆半径θ渐开线的展角1.2　建立表达式及齿轮模型[2]以渐开线直齿圆柱齿轮的模数m =2mm ,齿数z =20,齿宽B =12mm 为例,来建立齿轮的三维模型.对上述渐开线方程建立符合U G 要求的表达式如下.a =0b =360m =2r =m zs =(1-t )a +tb t =1x t =r cos (s )+rs 3.14/180sin (s )y t =r sin (s )-rs 3.14/180co s (s )・72・1机械与电子22006(4)z =20z t =0选择U G 菜单中的Tool (工具)/Expression (表达式)选项,在弹出的对话框中输入以上表达式,如图1a 所示.每输完一行表达式后按回车键,U G 软件才会接受所输入的表达式.图1　齿轮模型退出Expression (表达式)对话框后,进入Curve (曲线)/Law Curve (规律曲线)/by equation (根据公式),此时系统会自动提示输入x ,y ,z 的表达式,由于在Exp ression 中已经输入了x t ,y t ,z t 表达式,所以分别输入x t ,y t ,z t 即可.最后生成一段渐开线.绘制齿根圆和齿顶圆,然后通过对渐开线的裁剪、镜像等操作,并利用U G 中的拉伸、阵列等功能建立齿轮模型,如图1b 所示.用U G 绘制的模型文件保存为PARASOL ID (3.x_t )数据格式,为有限元分析准备CAD 模型.2　将模型导入ADINA 中[3-4]目前,U G 提供了与CA E 系统和其它CAD 系统进行几何图形数据传递的各种标准接口,如:IG 2ES ,PA RASOL ID ,STEP ,STL 和DXF 等,IGES 和PARASOL ID 数据格式最常用.IGES 是一种通用的有限元数据模型中间格式,是一种面模型,大多数CAD 和CA E 软件均提供了与它的接口,但仍然存在很多缺陷,如对复杂模型的转换,容易产生数据信息的丢失和冗余,面与面之间会产生缝隙.因而,导入ADINA 软件后要进行模型修补,这是一个繁杂的过程.然而,PA RASOL ID 格式可以是面模型,也可以是实体模型,因而将实体以PA RASOL ID 格式导入ADINA 后是以实体模型的形式存在的,同时,ADINA 软件采用了基于PA RASOL ID 内核的实体建模技术,能和以PARASOL ID 为核心的CAD 软件实现真正无缝的双向数据交换,因此不用进行模型的修补.所以将U G 绘制的模型文件保存为PA 2RASOL ID (3.x_t )数据格式有利于实现2种软件之间的数据交换.进入ADINA 的AU I 界面后选择菜单栏中的ADINA M/Import ParaSolid Model ,弹出对话框后,选择先前U G 中保存的文件名即可将齿轮模型导入ADINA 中.3　有限元分析3.1　定义材料设定有关参数如下.材料40Cr调质硬度250HB弹性模量E =206GPa 泊松比μ=0.3弯曲疲劳极限σF =388.9M Pa 3.2　单元划分、边界定义及结果定义完材料后定义一个3D 的单元组.在进行网格密度划分时,采用Complete model ∗/U se End point sizes 的方式,并在define point size 的对话框中使所有的节点的mesh size 的最大值为0.001.在创建网格单元时,选择8节点的单元.划分了的有限元模型如图2a 所示.经过ADINA 的求解运算及后处理得到应力云图,如图2b 所示.图2　有限元分析假设齿轮与轴是刚性联接,对齿轮安装孔表面上的节点进行全约束.不考虑齿轮的制造误差与安装误差,假设载荷沿啮合线是均匀分布的,则输入功率为5.445kW ,转速为1440r/min ,扭矩为36.111N !m ,仅考察最不利条件下齿轮的应力情况.一般来说,齿面为全齿宽接触且接触线靠近齿顶时,齿・82・1机械与电子22006(4)根弯曲应力达到最大值[5].从云图中可以看到齿轮的齿根处的应力最大,为99.8M Pa ,小于弯曲疲劳极限值388.9M Pa.4　结束语在有限元软件难以建模的复杂零件可以通过建模功能强大的三维软件进行建模.大多数建模在绘制渐开线等复杂曲线时采用样条曲线近似拟合的办法.而用U G 软件中的公式曲线功能绘制的曲线是完全精确的.此外,U G 软件提供了CAD 软件的通用接口,可以导出PA RASOL ID (3.x_t )数据格式的文件,为进行有限元分析提供必要的精确模型.在U G 和ADINA 之间采用PARASOL ID (3.x_t )数据格式的数据交换,可以实现无缝的数据交换.在模型导进ADINA 软件后不必再进行修补和删除工作.利用这种U G 和ADINA 软件相结合的方法可以充分利用不同的软件的优势,方便建模过程,提高建模精度,从而提高有限元分析结果的正确性.参考文献:[1]　Unigraphics Silutions Inc.U G 实践应用初步培训教程[M ].北京:清华大学出版社,2002.[2]　沈智慧,刘　扬,等.利用U G 软件实现齿轮的精确建模[J ].包装工程,2001,22(6):44-45.[3]　邱智学,等.有限元模型转换及其在金属板料成形数值模拟中的应用[J ].塑性工程学报,2004,11(4):40-43.[4]　ADINA 中文用户手册[Z].ADINA R &D Inc ,2002.[5]　杨可桢,程光蕴.机械设计基础.4版[M ].北京:高等教育出版社,2003.作者简介:王自勤　(1954-),男,贵州贵阳人,贵州大学教授,研究方向为机械零件强度、计算机仿真等.机电一体化技 术伺服系统在分条整经机中的应用 胡赤兵1,滕舟波1,鲁智康2,马志宏1 (1.兰州理工大学,甘肃兰州730050;2.绍兴文理学院,浙江绍兴312000)The U se of Servo System in WrapperHU Chi bing 1,TENG Zhou bo 1,L U Zhikang 2,MA Zhi hong 1(nzhou University of Technology ,Lanzhou 730050,China ;2.Shaoxing University ,Shaoxing 312000,China ) 摘要:介绍了PL C 在分条整经机中的应用,变频调速下的恒张力控制,伺服系统的精确定位,并且讨论了整经机自动控制的数学模型.关键词:可编程控制器;伺服系统;变频调速;整经机;PID 控制中图分类号:TS103.7文献标识码:A文章编号:10012257(2006)04002903收稿日期:20051123Abstract :Mainly discussed t he use of PL C in wrapper ,constant tensioned winding under variable f requency speed regulation ,t he use of servo system in accurate location ,and also discussed t he mat h 2ematic model of t he auto cont rol system of t hewrapper.K ey w ords :PL C ;servo system ;f requency speed regulation ;wrapper ;PID control0　引言整经就是将卷绕在有边筒子、无边筒子上的丝线,按织物规格所要求的总经数、门幅及长度,平行地卷绕成经轴或织轴,供桨丝或织造使用.也即织物织造过程中经纱准备工程中第2道工序,它是将一定根数和规定长度的经纱平行的卷绕在一定幅度的经轴上.在整经过程中要求做到:经轴上每根经丝的张力应一致,并在整经过程中保持恒定.丝线所受的摩擦力和张力不宜过大,不能损伤丝的强力和弹性.经・92・1机械与电子22006(4)。

Solidworks有限元分析教程1. 准备模型：首先在Solidworks中创建需要进行有限元分析的三维模型。

模型可以是机械零件、结构构件、流体装置等。

确保模型的几何形状和尺寸都准确无误。

2.设置边界条件：定义边界条件是有限元分析的关键。

通过固定边界、施加力或位移、设置流体边界等方式，将模型恰当地约束和加载。

这些边界条件将影响模型的实际应力和变形情况。

3. 网格划分：有限元分析将模型离散为许多小单元，称为单元网格。

网格划分的质量对分析结果的准确性和计算效率至关重要。

Solidworks提供了多种单元类型和划分方法选择，如四边形单元、三角形单元、六面体单元等。

4.材料属性：为了准确描述材料的性能，需要为模型定义适当的材料属性。

包括杨氏模量、泊松比、线膨胀系数等。

这些参数将直接影响分析结果，如应力和变形。

5. 完成有限元分析：设置完边界条件、网格划分和材料属性后，可以进行有限元分析。

Solidworks提供了多种求解器和分析工具，可以计算模型在加载下的应力、变形和位移等信息。

6.结果评估和优化：有限元分析生成的结果包括应力云图、位移云图、变形云图等。

通过分析这些结果，可以评估模型的性能和瓶颈，进行优化和改进。

根据分析结果，可以对模型的材料、几何形状、设计参数等进行调整和优化。

总之，Solidworks有限元分析是一种非常有用的工程工具，可以帮助工程师评估和优化设计方案。

通过准确设置边界条件、网格划分和材料属性，进行有限元分析并评估结果，工程师可以更好地理解模型的性能，并进行针对性的改进。

这些步骤和方法将确保分析结果的可靠性和准确性，提高设计工作的效率和效果。

机械工程中的三维模型分析与建模近年来，随着科技的飞速发展和计算能力的增强，三维模型分析与建模在机械工程领域发挥着越来越重要的作用。

三维模型分析与建模是指利用计算机软件和技术，通过对机械产品进行数字化建模和分析，以实现设计、制造、装配等各个阶段的高效和精准。

一、三维模型分析对于机械工程师来说，三维模型分析是设计和制造过程中的重要环节。

通过对机械产品进行三维模型分析，可以更好地理解产品的结构和运行原理，从而为设计和改进提供依据。

同时，三维模型分析还能够识别可能存在的问题和缺陷，提前发现潜在的风险，为产品的安全性和可靠性提供保障。

在三维模型分析中，常用的方法包括有限元分析、动力学分析和流体动力学分析等。

有限元分析是最常用的方法之一，它通过将实际物体划分为有限数量的子元素，将复杂的实际问题转化为较简单的数学和物理问题，从而得到准确的应力应变分布和变形情况。

动力学分析主要研究机械产品在运动过程中的力学行为，包括速度、加速度、惯性等参数的计算和分析。

流体动力学分析则研究气体或液体在机械产品中的流动特性，包括速度、压力、流量等参数的计算和分析。

二、三维模型建模三维模型建模是机械工程设计的基础，它通过将机械产品的形状、结构和功能等信息转化为数字模型，在计算机中进行可视化和虚拟化的设计过程。

通过三维模型建模，设计师可以更直观地理解和表达产品的设计意图，从而减少沟通误差和设计返工。

同时，三维模型建模还能够为机械产品的制造和装配提供便利，实现自动化和智能化的生产流程。

在三维模型建模中，常用的软件有SolidWorks、CATIA、Pro/E等。

这些软件具有强大的建模和装配功能，能够帮助工程师快速创建复杂的三维模型，并进行设计验证和优化。

此外，还有一些开源和免费的建模软件，如Blender、FreeCAD等，可以满足一些小型企业和个人的需求。

三、三维模型分析与建模的应用三维模型分析与建模在机械工程领域有着广泛的应用。

首先，它在产品设计和优化中起到了至关重要的作用。

机械设计中复杂结构有限元分析中问题的处理分析摘要：伴随现代计算机技术的飞快进步，计算机也在日益增强运算能力。

而在机械设计中，有限元分析发挥的作用也变得更大。

基于有限元软件，能准确模拟复杂结构的刚强度，并以此来正确指导零件优化，进而充分降低设计成本，更好地达到设计要求。

基于此，本文从有限元分析出发，主要分析了复杂结构机械中处理设计问题的有关内容，仅供参考。

关键词：有限元分析；机械设计；复杂结构；问题处理在信息时代下，有限元分析基于计算机获得了很好的发展，属于计算领域有关数学、力学、工程学的一种计算新方法。

其中会假设复杂结构离散，并形成数目有限的单元组合体，再通过离散法分析复杂结构的基本物理性能，以获得近似结果，并取代复杂度大的计算，处理理论分析中难以改善的问题。

一、有限元分析简介有限元分析（简称FEA）是指能有效分析、处理数据的一种方法。

其中的技术原理与数学方法相似，主要基于荷载、几何系统等的模拟，再通过数量有限的单元，分析未知的数据并获得未知量。

在设计机械中利用有限元分析，能化复杂运算为简单化计算，进而弥补复杂结构不准计算的缺陷。

这种计算方法既精准又高效，借助有限元分析，能大幅提升机械加工效率，妥善处理以往设计方法中设计思路模糊、计算错误等问题。

在当前机械设计中，借力于有限元分析，可精准改善设计，大幅节约劳动力、成本等。

所以有限元分析以前便捷、准确等优势极大地促进了设计过程的优化改进。

但在机械尤其是复杂结构的设计中，考虑到有限元方法相较于别的设计方法具有更好的精密性且仍需依赖复杂度高的计算模型等，所以有限元分析在实际运用中不免会存在问题，急需有效加以处理。

二、机械设计中处理有限元分析复杂结构中问题的措施1、简化模型在机械设计中，所选用的有限元计算模型所起的作用至关重要。

唯有做好模型处理工作，方才能事半功倍，万不可掉以轻心。

针对复杂结构下面的静、动力问题，一般需要考虑的是以下问题：（1）简化结构模型针对复杂结构，若不用其中的几何、受力特征，而全部根据三维实体来展开分析，就需要涉及巨大的计算量，且得到的结果可能也不好。

机械设计中有限元分析的几个关键问题【摘要】有限元分析在机械设计中扮演着至关重要的角色，能够帮助工程师们评估和改进其设计方案。

本文将讨论有限元分析的基本原理，常见的有限元分析软件，材料特性在分析中的重要性，边界条件的设置以及模型的网格划分。

这些内容都是机械工程师在进行有限元分析时需要掌握的关键问题。

我们还将探讨有限元分析在机械设计中的应用以及未来发展，以及在面对挑战时可能带来的机遇。

通过深入理解并掌握这些关键问题，工程师们可以更好地利用有限元分析技术来提高产品的性能和质量，从而为机械设计领域的发展做出更大的贡献。

【关键词】机械设计、有限元分析、重要性、应用、软件、基本原理、材料特性、边界条件、模型、网格划分、未来发展、挑战、机遇1. 引言1.1 机械设计中有限元分析的重要性在机械设计中，有限元分析是一种非常重要的工具。

通过有限元分析，工程师们可以模拟和分析机械结构在不同工况下的应力、变形和疲劳等情况，从而优化设计方案，提高产品的性能和可靠性。

有限元分析可以帮助工程师们更好地理解机械结构的工作原理，预测和解决潜在的设计问题，提高设计效率和减少成本。

在现代机械设计中，由于产品设计复杂度和工作环境的多样性不断增加，有限元分析的重要性也日益凸显。

通过有限元分析，工程师们可以在设计阶段就对产品进行多方面的性能评估，避免在实际制造和使用过程中出现意外问题。

在激烈的市场竞争中，产品的性能和质量往往决定了企业的竞争力，而有限元分析可以帮助企业更好地把握市场需求，提升产品品质，实现可持续发展。

有限元分析在机械设计中扮演着至关重要的角色，是现代工程设计不可或缺的一部分。

通过深入研究和应用有限元分析技术，我们可以提高产品的性能和可靠性，降低设计风险，为企业创造更大的经济效益和社会价值。

1.2 有限元分析在机械设计中的应用有限元分析在机械设计中的应用非常广泛，可以帮助工程师解决各种复杂的结构力学问题。

其中包括但不限于以下几个方面：1. 结构强度分析：有限元分析可以用来评估结构的强度和刚度，帮助工程师设计出更加安全可靠的机械结构。

工业机器人动力学仿真及有限元分析摘要：工业机器人在汽车、物流、机床、电子和化工工业等行业中被广泛应用，通常用于焊接、运输、装配、喷漆、码垛等工位。

机器人技术的快速发展大大加快了自动化生产的进程。

全球范围内工业机器人的数量在不断增加，特种作业是工业机器人的主要应用之一，它从一开始就大大改善了劳动力工作环境和产品质量，减少了劳动力，提高了生产效率并降低了生产成本，使劳动者技能需求下降，因此广泛应用于工业化，文章对工业机器人动力学和有限元模拟进行了分析。

关键词：工业机器人；动力学；仿真；有限元分析引言机器人在我国的研究和应用已经有20多年，我国的机器人经历了从引进到自行研制的过程。

目前为止，虽然我国现在具有高水平的机器人的技术和应用，并且在某种程度上达到了国际水平，但仍然存在精度和稳定性方面的不足。

1工业机器人的静力学及动力学分析受力分析是机械系统设计分析中的一项根本任务。

机器人臂杆形成一个开式连杆系，因此机器人的动力很大程度上取决于连杆的驱动器串联。

这是因为每个臂杆的质量、臂端的力、各类惯性力和惯性力矩是密不可分的。

机器人的设计为了优化，材料必须选择受力状态、结构设计和质量来分析平衡配置。

机器人受力分析的控制器设计和动力学仿真奠定了基础。

静态和动态力是机器人的受力。

主要任务是研究机器人受力分析的从动力或从动扭矩与臂杆运动关系。

其主要目的是获得机器人的控制。

如果所述重量以臂末端所述的速度和加速度运输，且驱动力或驱动扭矩的量被确定以满足这一要求，则重量被包括在动态分析中。

在计算因结构柔软而产生的动态误差和过载时，或者在驱动力或驱动扭矩的非线性耦合系数时，也需要进行运动分析。

动力学分析为必要的运动学和运动学提供了依据，也为机械设计方法改进操作执行动力学提供了依据。

2机器人运动学及动力学仿真近二十年来机器人被应用到各行各业，其要求的性能(实时控制、运动精度、可靠性等)也随着发展的需要越来越高。

因此，机器人动力学仿真是研究和改善其动力学特性的重要工具，从而分析机器人的动态特性并优化其机构和控制器设计。

solidworks有限元分析有限元分析是solidworks软件中非常强大的一个功能，如果要使用好这个功能必须结合自身的很多知识才能运用好，有限元分析不同于绘图，它需要有材料力学、理论力学、高等数学的基础，下面就给大家简单介绍进行有限元分析的方法和步骤。

solidworks有限元分析solidworks有限元分析应用于机械、汽车、家电、电子产品、家具、建筑、医学骨科等产品设计及研发。

其作用是：确保产品设计的安全合理性，同时采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费; 是产品设计研发的核心技术。

看板网根据超过十年的项目经验和培训经验，提醒各位朋友，有限元分析，不同于绘图。

以下是看板网总结的solidworks有限元分析使用方法，希望对大家有用。

一、软件形式：（一）solidworks的内置形式：SimulationXpress——只有对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。

（二）SolidWorks的插件形式：SimulationWorks Designer——对零件或装配体的静态分析。

SimulationWorksProfessional——对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落测试、优化、疲劳分析。

SimulationWorks AdvancedProfessional——在SimulationWorksProfessional的所有功能上增加了非线性和高级动力学分析。

（三）单独发行形式：Simulation DesignSTAR——功能与SimulationWorks Advanced Professional相同。

二、使用FEA的一般步骤：FEA=Finite Element Analysis——是一种工程数值分析工具，但不是唯一的数值分析工具！其它的数值分析工具还有：有限差分法、边界元法、有限体积法等等。