SolidWorks大装配之技巧篇 大型装配体设计对于任何三维设计软件来说都是一个艰巨的挑战,操作与计算的延迟通常让人无法忍受。本文以图文和案例的形式为大家讲解利用SolidWorks处理大装配体的各种技巧,指导工程师进行大装配体设计。 大装配体是指达到计算机硬件系统极限或者严重影响设计效率的装配体,大装配体通常造成以下操作性能下降:打开/保存、重建、创建工程图、旋转/缩放和配合。影响大装配体性能的主要因素有:系统设置、装配设计方法、装配技巧、数据管理、操作系统和计算机硬件,本文主要讲解的是装配技巧。 一、配合技巧 (1)配合的运算速度由快到慢的顺序为:关系配合(重合和平行);逻辑配合(宽度、凸轮和齿轮);距离/角度配合;限制配合。 (2)最佳配合是把多数零件配合到一个或两个固定的零件,如图1所示。避免使用链式配合,这样容易产生错误,如图2所示。 (3)对于带有大量配合的零件,使用基准轴和基准面为配合对像,可使配合方案清晰,不容易产生错误。如图3所示的某减速器,零件之间有大量的同轴心配合,配合方案不清晰,一旦某个主要零件发生修改,就会造成配合面丢失,导致大量配合错误产生。而图4的配合方案就很清晰,一旦出错,很容易修改。 (4)尽量避免循环配合,这样会造成潜在的错误,并且很难排除,如图5所示。
(5)尽量避免冗余配合:尽管SolidWorks允许冗余配合(除距离和角度配合外),冗余配合使配合解算速度更慢,配合方案更难理解,一旦出错,更难排查。 (6)尽量减少限制配合的使用,限制配合解算速度更慢,更容易导致错误。 (7)如果有可能,尽量完全定义零部件的位置。带有大量自由度的装配体解算速度更慢,拖动时容易产生不可预料的结果。对于已经确定位置或定型的零部件,使用固定代替配合能加快解算速度。 (8)避免循环参考。大部分循环参考发生在与关联特征配合的时候,有时也会发生在与阵列零部件配合的时候。如果装配体需要至少两次重建才能达到正确的结果,那么装配体中很可能存在循环参考。如图6所示,装配体中零件B的边线和零件A的边线有一个重合的关联参考,配合时在零件A和B之间添加10mm的距离配合,那么每次重建都会出错,并且零件B每次重建都会伸长10mm,这就是循环参考的典型错误。 二、轻化装配体 使用轻化模式,可以显著提到大装配体的性能。当零部件是轻化状态,零部件只有部分模型信息被载入内存,其他信息只有在需要时才会被载入。表1所示的装配体操作不需要还原零部件。
solidworks 受力分析教程 作者:JingleLi ()本教程通过承载花盆分析花架受力情况,如下图。 1.在插件工具栏选择Simulation 加载插件 匸吿乂忡臼殊宕1视荃I*刘人训二具11;E□.閉輕呵L J y 谕0% 少迪? t S CkcurlVVQik? Ph°怖View kanlo^O SOUDV^ORKS SCi>*VC^K5 50UDWOA.C SOLO^OR*S lo-Anaiysl 3Cfl MotiOR flouting TcofcDM
5.应用材料:选择零件(可批量选择),然后点击选择适合的应用材料,也可以通过在组装 体或者零件中的材质选择材料。将所有零件材料配置完成进行下一步。
6. 夹具顾问:夹具顾问下有二级菜单,可按照实际设计选择夹具,本例子是花架,点击“夹 具顾问”在右栏添加夹具,或者直接点击固定几何体操作。按照提示添加固定面, 固定的面 会显示绿色固定钉。 7. 外部载荷顾问:外部载荷顾问也有二级菜单,根据受力情况选择,花架承受花盆的重力, 选择引力选项, 进入后选择基准面和受力方向。 拯 SOL/D^WKS 梵4p= 朱就袒专时世上血 丄帥 £lni.:iti 师 坯一(W) 牛討1鬥 才 ? 宾貧架?\s F < 1 E S3 4JS 1C20 PC 庁儿 AJ9 1035 詔聞 AJ5i io*5 C3,二 杏串jUM ;外垃 ?^-=芒 '3( -I^J 3)■亠 AISl 旳 3口 3t£才书工抵卡勺 cpCJ jEffJ?m-Jr m *■ I > Jr>j JtflJI.Oflm? m* 1?:, *氐ffi?飙5加九『沁)± 卜證卑铳性吟13 ?證舷克也和 f 趾亏可戌性常U 351 痒 Q74隐 153; A151347驭押涵|⑥ AI5HL3Q Ji>. '^~r\ 365; AI9
S o l i d W o r k s大装配体技 巧 Prepared on 24 November 2020
SolidWorks大装配之技巧篇 大型装配体设计对于任何三维设计软件来说都是一个艰巨的挑战,操作与计算的延迟通常让人无法忍受。本文以图文和案例的形式为大家讲解利用SolidWorks处理大装配体的各种技巧,指导工程师进行大装配体设计。 大装配体是指达到计算机硬件系统极限或者严重影响设计效率的装配体,大装配体通常造成以下操作性能下降:打开/保存、重建、创建工程图、旋转/缩放和配合。影响大装配体性能的主要因素有:系统设置、装配设计方法、装配技巧、数据管理、操作系统和计算机硬件,本文主要讲解的是装配技巧。 一、配合技巧 (1)配合的运算速度由快到慢的顺序为:关系配合(重合和平行);逻辑配合(宽度、凸轮和齿轮);距离/角度配合;限制配合。 (2)最佳配合是把多数零件配合到一个或两个固定的零件,如图1所示。避免使用链式配合,这样容易产生错误,如图2所示。 (3)对于带有大量配合的零件,使用基准轴和基准面为配合对像,可使配合方案清晰,不容易产生错误。如图3所示的某减速器,零件之间有大量的同轴心配合,配合方案不清晰,一旦某个主要零件发生修改,就会造成配合面丢失,导致大量配合错误产生。而图4的配合方案就很清晰,一旦出错,很容易修改。 (4)尽量避免循环配合,这样会造成潜在的错误,并且很难排除,如图5所示。 (5)尽量避免冗余配合:尽管SolidWorks允许冗余配合(除距离和角度配合外),冗余配合使配合解算速度更慢,配合方案更难理解,一旦出错,更难排查。 (6)尽量减少限制配合的使用,限制配合解算速度更慢,更容易导致错误。 (7)如果有可能,尽量完全定义零部件的位置。带有大量自由度的装配体解算速度更慢,拖动时容易产生不可预料的结果。对于已经确定位置或定型的零部件,使用固定代替配合能加快解算速度。 (8)避免循环参考。大部分循环参考发生在与关联特征配合的时候,有时也会发生在与阵列零部件配合的时候。如果装配体需要至少两次重建才能达到正确的结果,那么装配体中很可能存在循环参考。如图6所示,装配体中零件B 的边线和零件A的边线有一个重合的关联参考,配合时在零件A和B之间添加10mm的距离配合,那么每次重建都会出错,并且零件B每次重建都会伸长10mm,这就是循环参考的典型错误。 二、轻化装配体 使用轻化模式,可以显着提到大装配体的性能。当零部件是轻化状态,零部件只有部分模型信息被载入内存,其他信息只有在需要时才会被载入。表1所示的装配体操作不需要还原零部件。 装配体中零部件各种状态定义如下。 ◎还原状态:零部件的模型信息完全装入内存。 ◎轻化状态:零部件的模型信息部分装入内存,只在需要时才装入内存并参与运算。 ◎压缩状态:零部件的模型信息暂时从内存中清除,零件功能不再可用也不参与运算。
管道支吊架受力分析总结 管道安装在机电安装工程中占较大的比重,而管道支吊架的制安在管道安装中扮演着主要的角色,它直接关系到管道的承重流向及观感。有些支吊架不但影响观感,更存在着安全隐患,为了消除管道支吊架存在的各种隐患,使管道支吊架制安达到较高水平,有必要对管道支吊架进行荷载受力分析,确保支吊架荷载在安全范围以内。 选取宝鸡国金中心-购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析: 系统:压力排水 材质:镀锌钢管 管径:DN100 管道数量:两根 两支架间距:6米 一、管道重量由三部分组成:按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算(管架间距管重均未计入阀门重量,当管架中有阀门时,在阀门段应采取加强措施)。 1、管道自重: 由管道重量表可查得,镀锌钢管 DN100:21.64Kg/m ,支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为: f1=21.64*6kg=129.84kg*10=1298.4N 2.管道中水重 f2=πr2ρ介质l=3.14*0.1062*1000*6kg=211.688kg=2116.88N 3、管道重量 f=f1+f2+(f1+f2)*10%=3756.81N 4、受力分析 根据支架详图,考虑制造、安装等因素,系数按1.35考虑,每个支架受力为: F=3756.81*1.35/2=2535.85N 假设选取50*5等边角钢(材质为Q235)做受力分析试验 分析过程: 1、支架建立 1)在REVIT导出要进行分析的支架剖面,然后打开solidworks软件,打开保存好的CAD支架剖面图;
2)通过草图绘制工具绘制支架轮廓; 3)通过插入-焊件-结构构件选择50*5等边角钢,并在绘制好的轮廓图上依次描图(如果没有需要的型钢号,可以下载国标型钢库放在solidworks指定的文件夹); 绘制型钢轮廓型钢的选择支架建立 4)赋材质:对支架模型赋予普通碳钢材质; 2、支架加载 1)定义受力面:对横担的水管投影区域进行分割,便于为下一步载荷选择指定面(我们等效管道的作用力集中在水平中心截面); 2)边界条件、载荷的定义:对支架的上端进行固定,保证在力的加载过程中不晃动,对支架进行加载,力的大小为2535.85N; 定义受力面力的加载 3、受力分析 从图中可以看出屈服力大小为220.594MPa,而最大应力只有164.125MPa,最大应力小于屈服力的大小,型钢处于弹性应力应变阶段。 1)应力、应变关系如下: 绘制成应力应变曲线图如下: 从图中可以看出,应力/应变曲率变化不明显,处于弹性应力应变行为阶段,各部位均没有发生屈服现象。 由相关资料可查得50*5等边角钢的抗拉强度σb=423MPa,抗剪强度σr=σb*0.8=338.4MPa,型钢吊杆拉伸强度小于它的抗拉强度,型钢横担小于它的抗剪强度,所以50*5等边角钢可以满足使用要求。 2)危险部位应力分析 图中的蓝色区域为支架应力最大的地方,也即该处最容易发生变形与开裂,在设计中应对有较大变形的地方,解决办法有两个:1、加固,可以通过增加肋板来加固,在型钢焊接的地方更应该满焊以此增大接触面,从而减小开裂的可能;2、通过选择更大规格的型钢来试验,直到满足设计要求为止。 通过上述例子,如果我们选择40*4的等边角钢来试验,通过计算和分析校核,发现可以满足使用要求,从而更加节省了型钢的用量。 以上分析只考虑了垂直方向的载荷,实际上对于有压管道,同时存在水平方向的受力,所以我们分开单独分析一下。 二、支架水平方向受力
solidworks受力分析教程 作者:JingleLi()本教程通过承载花盆分析花架受力情况,如下图。 1.在插件工具栏选择Simulation加载插件 2. Simulation加载完成后选择工具栏,点击新算例 3.选择静应力分析,可以更改静应力分析的名称
4.依照工具栏的顺序,按提示操作一步一步进行。 5.应用材料:选择零件(可批量选择),然后点击选择适合的应用材料,也可以通过在组装体或者零件中的材质选择材料。将所有零件材料配置完成进行下一步。
6.夹具顾问:夹具顾问下有二级菜单,可按照实际设计选择夹具,本例子是花架,点击“夹具顾问”在右栏添加夹具,或者直接点击固定几何体操作。按照提示添加固定面,固定的面会显示绿色固定钉。 7.外部载荷顾问:外部载荷顾问也有二级菜单,根据受力情况选择,花架承受花盆的重力,选择引力选项,进入后选择基准面和受力方向。
8.连接顾问:连接顾问同样有二级菜单,点击“连接顾问”安排说明步骤选择结合-焊接、粘合剂,如果在组装体中各个面配合好,可以不用设置此项。 9.本例子无壳体,所以以上设置完后点击“运行此算例”直接进行计算。计算完查看结果。 10.结果查看与分析:分析完后看到架子受力变形很厉害,软件自动将变形形状放大很多倍数,便于查看变形结果。
但实际变形量需要设置才能看清楚,双击左边结果中的“应力”,设置变形为真实比例或自定义变形比例,选择适当单位,图标选项中选择浮点查看,以方便查看数据。 颜色的变化对应右边彩图可以知道受力大小,从此结果分析可以评估架子承受大小,易受力变形的点,和变形后的形状等。
第3l卷第5期基于鲥idW唧ks的齿轮精确建模与应力分析 文章缩号:I∞4—2铅9f∞沂J街一00岱一a2 基于solidworlcs的齿轮精确建模与应力分析 (陕西科技大学机电工程学院,陕西成阳712081)曹西京程伟超郭炎伟 摘要渐开线齿轮的三维实体造型是一个技术难题,如何精确地绘制出齿轮的渐开线是建模的关键。本文介绍了在S01idwd∞环境中几种齿轮精确建模的方法,以及如何利用solidWorks中嵌入的c0SM()sxp—s插件,对齿轮进行应力分析。 关键词齿轮三堆建模solidworlcsC0sMOsXPⅫ应力分析 引言 鲥idW0l{(8作为一种主流的三维设计软件,操作简 便,功能强大,在参数化特征造型、曲面造型和机械装 配功能方面尤为突出。而S01idwod口本身没有齿轮设 计模块,由于它的草图功能有限,要直接绘制渐开线并 生成较为精确的渐开线齿轮三维模型就很困难。 cosM0sxpre∞是sobdw胡【s中提供的用于零件应力有 限元分析的高效工具。作为SRAc(s帅ctulalResearch &ArIalysis corpo吼i∞)公司产品cOsMOswork8产品的 一部分,与S0bdw池无缝集成。使用COsMOSxpr≈∞ 可以在三维设计环境中直接对零件进行应力分布检 查,以找出设计的缺陷和薄弱环节,提高设计质量及零 件的可靠性。 l精确建模‘“ 1.2l,1利用CAxA生成渐开线齿轮草图 cAxA电子图板是国内常用的二维cAD软件,带 有齿轮绘制模块,而AutocAD却没有该功能。下面介 绍以c^xA辅助生成齿轮渐开线,然后在solidworI蹬 中进行齿轮建模的方法。 首先,打开CAxA,点击勰,进入齿轮参数对话 框(图1),输入所需的参数后,生成齿形图(图2),保存 为.dwg或.d矗格式。然后打开soljdworks,通过文件 选项直接打开刚才保存的.“g或,d矗文件,在第二个 对话框中选择“以草图输入到新的零件”,最后生成齿 轮草图(图3),接着拉深,拉伸长度即齿宽,完成建模。 1.2利用AutocAD生成渐开线齿轮草图 利用AutocAD自带的Autolbp开发工具,编制一 个生成渐开线曲线的程序,接着加载、运行,即可生成 渐开线齿轮二维图形,保存为.d帐或.dd格式。在 驯ldwofks中采用和导入cA)认草图一样的导人方 式,生成齿轮草图,拉伸生成模型。图1齿轮参数对话框 图2在cAx^中生成的 渐开线齿轮草图 图3导人到s洲wmb图4利用编程工具在伽dw幽后,生成的齿轮草图中生成的单个齿草图 利用编程法生成渐开线齿轮草图 渐开线直坐标参数方程为 互=m(c0可+jsi町) y;瞄(siI“+,oo酊) 利用Ⅶ或者c++编制一个生成渐开线曲线的 程序,计算出渐开线上多个点的坐标,注意,点太少,影 响渐开线的精度。保存为.戗t格式。打开S0bdworks, 利用“插入”下拉菜单中的“曲线”级联菜单中的“通过 参考点的曲线”选项,在弹出的对话框中单击“浏览”按 钮,打开刚才保存的渐开线文件,生成渐开线,此时生 成的是单个齿的齿形(图4),圆周阵列即可得到全部 齿廓曲线。接着拉伸草图即可得到所要的齿轮。 相比较之下,利用CAxA来生成齿轮草图,最为便 捷,又可保证精度。我们不但可以生成圆柱直齿轮,还 可以利用Solidwod口的“敷样”、“扫描”功能来生成圆 柱斜齿轮和圆锥直齿轮。 2应力分析幢’3j 齿轮实体模型创建完成后,可以进行应力、应变分 万方数据
实验四 SolidWorks 装配体 一、 实验目的 1. 掌握零件装配操作及运动模拟方法 二、 实验内容 完成零件装配与运动模拟 三、 实验步骤 1. 物质动力 物质动力是以现实的方式查看装配体零部件运动的方法之一。启动物质动力功能后,拖动一个零部件时,此零部件就会向其接触的零部件施加作用力,并使接触的零部件在所允许的自由度范围内。物质动力可以在整个装配体范围内应用,拖动的零部件依次可以顺次推动 (1) SolidWorks 文件】对话框,选择【装配体】模板,单击【确定】按钮,进入装配体窗口,出现【插入零部件】属性管理器,选中 【生成新装配体时开始指令】和【图形预览】复选框,单击【浏览】 按钮,出现【打开】对话框,在文件夹“物质动力下”选择要插入的零件“底板”,单击【打开】 1所示。 (2) 选择“底板”、“滑块”的右视图,单击【重合】按钮,单击【确定】按钮 ,完成重合配合,如图2所示。 (3) 选择“底板”上表面和“滑块 1”下表面,单击【重合】按钮,单击【确定】按钮 ,完成重合配合,如图3所示。 图1 物质动力实例 图2 “底板”、“滑块”右视图重合配合 图3 “底板”上表面、“滑块1”下表面重合配合
(4) ,如图4所示。 (5) 单击【移动零部件】按钮,出现【移动零部件】属性管理器,选择【自由拖动】 选项,指针变成形状,展开【高级配合】标签,选中【标准拖动】单选按钮,按住鼠标拖动,观察移动情况,如图5所示。 图4 完成其余零件装配 图5 【自由拖动】 (6) 选中【碰撞检查】单选按钮,选中【碰撞时停止】、【高亮显示面】和【声音】复 选框,选择“手柄”,由于销钉的影响,滑块<1>被拖动到如图6所示位置,停止并发出“叮铛”声。 图6 碰撞时停止 (7) 选中【物质动力】单选按钮,选择“滑块<1>”,在零件上出现一个符号,这个 符号代表质量中心。拖动“滑块<1>”,当“滑块<1>”移动到槽尾部时,“滑块 <1>”将拖动“滑块<2>”同时移动,直到“滑块<2>”零件到达“底板”槽的尾部,发生碰撞时停止,如图7所示。 图7 物质动力 2. 万向节装配 (1) 将万向节各零件装配起来形成装配体,如图所示;
注意:本文件内容只是一个简短的分析报告样板,其内相关的分析条件、设置和结果不一定是正确的,您还是要按本书正文所教的自行来做。 一、范例名: (Gas Valve气压阀) 1 设计要求: (1)输入转速1500rpm。 (2)额定输出压力5Mpa,最大压力10Mpa。 2 分析零件 该气压泵装置中,推杆活塞、凸轮轴和箱体三个零件是主要的受力零件,因此对这三个零件进行结构分析。 3 分析目的 (1)验证零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。 (2)分析凸轮轴零件和推杆活塞零件的模态,在工作过程中避开共振频率。 (3)计算凸轮轴零件的工作寿命。 4 分析结果 1.。推杆活塞零件 材料:普通碳钢。 在模型上直接测量得活塞推杆的受力面积S为:162mm2,由F=PS计算得该零件端面的力F为:1620N。所得结果包括: 1 静力计算: (1)应力。如图1-1所示,由应力云图可知,最大应力为21Mpa,静强度设计符合要求。 (2)位移。如图1-2所示,零件变形导致的最大静位移为2.2e-6m。 (3)应变。如图1-3所示,应变云图与应力云图的对应的,二者之间存在一转换关系。
图1-1 应力云图图1-2 位移云图 图1-3 应变云图图1-4 模态分析 2 模态分析: 图1-4的“列举模式”对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下,其前三阶的模态的频率远远大于输入转速的频率,因此在启动及工作过程中,该零件不会发生共振情况。模态验证符合设计要求。 2。凸轮轴零件 材料:45钢,屈服强度355MPa。 根据活塞推杆的受力情况,换算至该零件上的扭矩约为10.5N·m。 1 静力分析: 如图1-5所示为“凸轮轴”零件的应力云图,零件上的最大应力为212Mpa,平均应力约为120MPa,零件的安全系数约为1.7,符合设计要求。 图1-5 应力云图图1-6 模态分析 2 模态分析
局部其他零部件接触全局接触 SOLIDWORKS Simulation 带接触的装配体分析 与零件相比较,装配体在分析的过程中多了零件与零件之间受力过程,而这个过程在我们软件中是采用接触来表征的。所以,要想做好装配体的分析,必须理解软件中各种接触的含义和使用情况。 在装配体算例中,Simulation Study 树中会出现一个【连结】的文件夹,需要在该选项下指定如何将零部件连接在一起。 在Simulation 中,接触分三个层级: 全局接触、零件接触和局部接触,这三种类 型接触的优先级如右图所示,局部接触比零 部件接触具有更高的优先权,而全局接触受 制于其他零部件接触,局部接触条件优先于 全局和零部件接触条件,未指定零部件或局 部接触条件的所有相触面使用全局接触条件。其中【全局接触】是顶层装配体默认选项,通常可以删除并重新定义;【零部件接触】用于定义零部件之间相互连接的方式,可选的选项如下图所示:
【局部接触】中在零部件接触的三种接触类型的基础上,还有冷缩配合和虚拟壁这两种接触类型,如下图所示: 了解了这些基本知识后,开始对装配体进 行分析: 以虎钳的“挤压”工况为例, 虎钳(普通碳钢)对一块钢板进行挤压,虎 钳的末端受到450N的压力,通过使用零部 件接触和相触面组分别进行计算,最后不使
用简化模型,使用相触面组进行计算。 在分析之前,首先对模型进行简化处理,由于对虎钳和钢板之间受力并不关注,而平板的形变也近似为0,因此通过给予虎钳合适的约束条件来取代平板。 对于装配体的接触,由于嵌体和销钉之间虽然是相对静止的,但它们彼此之间 存在滑移的趋势,因此采用“无穿透”配合来处理。具体操作步骤如下: 1.使用零部件接触计算 在设置好材料属性(合金钢)、外部载荷(钳 臂处450N)之后,右键【连接】-【零部件 接触】-【无穿透】 勾选【全局接触】或者选取三个零部件,; 由于在分析过程中,无需考虑摩擦力因此不 勾选该选项; 采用默认网格进行计算后,得到应力及位移 结果如下图所示: 最大应力VONMISE(Mpa)276.02 合位移(mm) 1.04
SolidWorks2019装配体配合介绍一 在SolidWorks中进行装配体的装配时,必不可少的要用到配合这一命令,据此对装配体中各零部件进行约束定位。配合的类型分为三种:标准配合——包括重合、平行、相切、同轴心等选项;高级配合——包括轮廓中心、对称、宽度、距离等选项;机械配合——包括凸轮、齿轮、槽口、螺旋等选项。 下面介绍高级配合中的轮廓中心配合以及对称配合的应用。 1轮廓中心配合: 轮廓中心配合是将几何轮廓的中心相互对齐并完全定义零部件,其配合选择需要选取2个平面或者线性边线,如图1、图2所示。 图1轮廓中心配合选择(面) 图2轮廓中心配合选择(边线)
对于周长有增加或减少的矩形无法用于轮廓中心配合,如图3所示,当选择该零件的上表面时会提示“所选实体对当前配合类型无效”。对于此类情况我们可以在需要配合的表面添加一个自定义位置及大小的草图轮廓来进行配合,如图4所示,通过辅助草图轮廓来进行轮廓中心配合。 图3轮廓中心限制条件 图4草图轮廓辅助配合 轮廓中心配合是对标准配合的一个很好的补充,通过标准配合中重合、距离、同轴心等虽然也可以达到轮廓中心对齐的效果,但显然在配合操作上要多出一到两个步骤,所以在对零部件进行对中配合时,轮廓中心是一个比较高效的选择。
2对称配合: 对称配合强制使两个相似的实体相对于零部件的基准面或者装配体的基准面对称。对称配合可以使用点(顶点或者草图点)、直线(边线、轴或者草图直线)、基准面或平面、相等半径的球体、相等半径的圆柱。需要注意的是对称配合不会相对于对称基准面镜向整个零部件,其只会将所选实体与另一实体相关联。在图5中通过对称配合可以实现同一滑杆上的两个相同的滑块对称同步运动,如图6所示,移动其中一个滑块,即可使另一个滑块相对中心面对称同步运动。 图5对称配合约束 图6对称同步运动
S o l i d W o r k s支架受力 分析报告 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
管道支吊架受力分析总结 管道安装在机电安装工程中占较大的比重,而管道支吊架的制安在管道安装中扮演着主要的角色,它直接关系到管道的承重流向及观感。有些支吊架不但影响观感,更存在着安全隐患,为了消除管道支吊架存在的各种隐患,使管道支吊架制安达到较高水平,有必要对管道支吊架进行荷载受力分析,确保支吊架荷载在安全范围以内。 选取宝鸡国金中心-购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析: 系统:压力排水 材质:镀锌钢管 管径:DN100 管道数量:两根 两支架间距:6米 一、管道重量由三部分组成:按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算(管架间距管重均未计入阀门重量,当管架中有阀门时,在阀门段应采取加强措施)。 1、管道自重: 由管道重量表可查得,镀锌钢管 DN100:m ,支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为: f1=*6kg=*10= 2.管道中水重
f2=πr2ρ l=**1000*6kg== 介质 3、管道重量 f=f1+f2+(f1+f2)*10%= 4、受力分析 根据支架详图,考虑制造、安装等因素,系数按考虑,每个支架受力为: F=*2= 假设选取50*5等边角钢(材质为Q235)做受力分析试验 分析过程: 1、支架建立 1)在REVIT导出要进行分析的支架剖面,然后打开solidworks软件,打开保存好的CAD支架剖面图; 2)通过草图绘制工具绘制支架轮廓; 3)通过插入-焊件-结构构件选择50*5等边角钢,并在绘制好的轮廓图上依次描图(如果没有需要的型钢号,可以下载国标型钢库放在solidworks指定的文件夹); 绘制型钢轮廓型钢的选择支架建立 4)赋材质:对支架模型赋予普通碳钢材质; 2、支架加载
CosmosWorks装配体分析接头篇(一)简介 简介 本白皮书仅适用于由通过螺栓、螺钉、销钉或弹簧连接的多个零件构成的装配体组成的产品。不同类型的装配体有着不同的模拟难点。但它们相同的一点是,都需要模拟连接装配体零部件的接头,这种模拟通常需要广泛的分析知识和大量时间。 专业的分析人员发现,尽管他们有专业的知识和经验,进行装配体分析仍然非常困难,并且需要消耗大量时间。例如,要模拟销钉连接(也就是一对圆筒由销钉连接配合到一起,销钉允许或限定零件之间的旋转,例如钳子可能用到的连接),专业的分析人员通常必须对穿过铰链圆筒的销钉进行建模,并定义销钉和圆柱表面之间的缝隙接触,然后才能开始真正的分析。分析人员还需要知道使用多大的销钉。 设计工程师日常工作中最重要的部分是产品设计,而不是模拟;他们不是专业分析人员。他们非常忙,没有时间以传统的方式模拟接头。 但是如果他们不必以传统方式进行模拟,如果他们使用的软件有足够的智能为他们完成其中最困难的部分,这该有多好? 这正是COSMOSWorks和COSMOSDesignSTAR所能做的。这两个程序中包含虚拟的接头,使得分析包含销钉、弹簧、螺栓和螺钉的装配体变得非常轻松和快速。 这些虚拟接头背后的概念与几代专业分析人员一直使用的概念完全相同。COSMOS在精确度上没有任何折扣。 它提供简洁的用户界面,采用直接简单的输入,将许多以前由分析人员执行的任务放到软件中执行,从而提供全面、精确的结果。 CosmosWorks装配体分析接头篇(二)销钉接头 销钉接头 便携式计算机、剪刀式升降机、钳子以及致动器之类的产品的铰链一般都会使用销钉接头。 每个人都非常熟悉的一个实例就是钳子(图1)。销钉穿过钳子的两个柄,活动钳柄即可打开或合上钳口。在传统的有限元分析(FEA)中,模拟销钉行为的典型方法是在有限元网格中对销钉零件进行建模,然后由分析人员定义销钉和钳柄的圆柱面之间的接触。 此主题相关图片如下:
基于Solidworks 软件的应力分析 Solidworks 中有限元分析插件CosMos/Works 分析零件的静力学性能,得出载荷分布情况,定性的分析极限载荷(这里指的是最大扭矩)下的应力,应变分布及其安全性能。 其分析流程如下: 1、建立一个简化的分析模型; 2、指定材料、元素和截面; 3、加约束和载荷; 4、设定网格; 5、执行分析; 6、结果显示; 7、生成研究报告。 分析对象 电机轴及啮合处的变速器输入轴,离合器花键轴及啮合处的离合器从动盘,电机轴和离合器花键轴之间的联接螺栓(M12x40,10.9级)。 材料 目前公司所用的变速器输入轴材料为20CrMnTi ,考虑其受力情况,材料不一致,其强度就会不一样,容易导致强度差的失效,因此根据目前情况,电机轴和离合器花键轴均选用20CrMnTi 。 20CrMnTi 用于制作渗碳零件,渗碳淬火后有良好的耐磨性和抗弯强度,有较高的低温冲击韧性,切削加工性能良好,承受高速、中载或重载以及冲击和摩擦的主要零件。 对于截面为15的样件,经过第一次淬火880℃,第二次淬火870℃,油冷;在经过回火200℃,水冷和空冷。得到的力学性能:抗拉强度MPa b 1080=σ,屈服强度MPa s 835=σ,伸长率(式样的标距等于5倍直径时的伸长率)%105=δ,断面收缩率%45=ψ,冲击韧度2/55cm J A kU =,硬度217HB 。
对于截面尺寸小于等于100的样件,经过调质处理,力学性能:抗拉强度 MPa b 615=σ,屈服强度MPa s 395=σ,伸长率%175=δ,断面收缩率%45=ψ, 冲击韧度2/47cm J A kU =。本分析还要使用到的参数:泊松比25.0=μ,抗剪模量G=7.938GPa ,弹性模量E=207GPa ,密度23/108.7m N ?=ρ。 螺栓联接受力分析 螺纹联接根据载荷性质不同,其失效形式也不同。受静载荷螺栓的失效形式多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断;受变向载荷螺栓的失效形式多为螺栓的疲劳断裂;对于受横向载荷的绞制孔用螺栓联接,其失效形式主要为螺栓杆被剪断,螺栓杆或连接孔接触面被挤压破坏。 对于10.9级M12的普通螺栓,屈服强度MPa s 900=σ,拧紧力矩T=120N.m 。 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动,装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T 用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2,装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式: d * F *K =T2+T1=T 0 拧紧扳手力矩T=120N.m ,其中K 为拧紧力矩系数,0 F 为预紧力N ,d 为螺 纹公称直径12mm 。 摩擦表面状态 K 值 有润滑 无润滑 精加工表面 0.1 0.12 一般工表面 0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化 0.2 0.24 镀锌 0.18 0.22 粗加工表面 - 0.26-0.3
SolidWorks大装配之技巧篇 2010-12-16 22:10:31 作者:□河南工程学院刘军来源:智造网—助力中国制造业创新—https://www.wendangku.net/doc/9314048195.html, 大型装配体设计对于任何三维设计软件来说都是一个艰巨的挑战,操作与计算的延迟通常让人无法忍受。本文以图文和案例的形式为大家讲解利用SolidWorks处理大装配体的各种技巧,指导工程师进行大装配体设计。 大装配体是指达到计算机硬件系统极限或者严重影响设计效率的装配体,大装配体通常造成以下操作性能下降:打开/保存、重建、创建工程图、旋转/缩放和配合。影响大装配体性能的主要因素有:系统设置、装配设计方法、装配技巧、数据管理、操作系统和计算机硬件,本文主要讲解的是装配技巧。 一、配合技巧 (1)配合的运算速度由快到慢的顺序为:关系配合(重合和平行);逻辑配合(宽度、凸轮和齿轮);距离/角度配合;限制配合。 (2)最佳配合是把多数零件配合到一个或两个固定的零件,如图1所示。避免使用链式配合,这样容易产生错误,如图2所示。 (3)对于带有大量配合的零件,使用基准轴和基准面为配合对像,可使配合方案清晰,不容易产生错误。如图3所示的某减速器,零件之间有大量的同轴心配合,配合方案不清晰,一旦某个主要零件发生修改,就会造成配合面丢失,导致大量配合错误产生。而图4的配合方案就很清晰,一旦出错,很容易修改。 (4)尽量避免循环配合,这样会造成潜在的错误,并且很难排除,如图5所示。
(5)尽量避免冗余配合:尽管SolidWorks允许冗余配合(除距离和角度配合外),冗余配合使配合解算速度更慢,配合方案更难理解,一旦出错,更难排查。 (6)尽量减少限制配合的使用,限制配合解算速度更慢,更容易导致错误。 (7)如果有可能,尽量完全定义零部件的位置。带有大量自由度的装配体解算速度更慢,拖动时容易产生不可预料的结果。对于已经确定位置或定型的零部件,使用固定代替配合能加快解算速度。 (8)避免循环参考。大部分循环参考发生在与关联特征配合的时候,有时也会发生在与阵列零部件配合的时候。如果装配体需要至少两次重建才能达到正确的结果,那么装配体中很可能存在循环参考。如图6所示,装配体中零件B的边线和零件A的边线有一个重合的关联参考,配合时在零件A和B之间添加10mm的距离配合,那么每次重建都会出错,并且零件B每次重建都会伸长10mm,这就是循环参考的典型错误。 二、轻化装配体 使用轻化模式,可以显著提到大装配体的性能。当零部件是轻化状态,零部件只有部分模型信息被载入内存,其他信息只有在需要时才会被载入。表1所示的装配体操作不需要还原零部件。
SolidWorks大型装配体性能改善 作者:吴延弘 在某些特定行业,产品设计的内容越来越精细,零部件越来越多。在SolidWorks中进行产品设计时,很多工程师都因为装配体中的零部件多,尺寸大等因素而头疼不已。本文将就如何提升SolidWorks大型装配体性能来进行探讨。 大型装配体的性能不佳对软件使用者来说最为担心的主要为以下三点: 1.速度和性能:速度缓慢,漫长的等待软件的计算会耗费用 户大量的时间,降低了工作效率 2.稳定性和安全性:在卡顿严重时出现的软件崩溃是非常难 以接受的情况,这意味着之前的工作全部付诸东流。 3.数据大小:大型装配体意味着模型的整理数据量的庞大, 对于传统的机械硬盘是一个不小的挑战,磁盘一旦损坏对企业的损 失将是极其严重的
我们将就以下5个方面来说明如何提升SolidWorks 在大型装配体性能: 硬件配置 工欲善其事必先利其器,电脑硬件配置是决定了软件运行性能一大关键要素。对于三维设计软件来说优秀的电脑性能才能带来流畅的操作体验。 SolidWorks 官方提供了一个硬件配置要求: https://www.wendangku.net/doc/9314048195.html,/sw/support/SystemRequirements.html 可以说只能满足了这些要求才能正常的运行SolidWorks ,很多时候软件在显示上的问题其实都是因为没有使用要求的显卡而产生的问题。 简而言之,运行SolidWorks 主要看三大硬件:CPU 、内存、显卡: ? 内存:建议8G 以上(禁用虚拟内存和释放系统保留内存) ? 显卡: N 卡兼容性好,A 卡速度占优(N 卡驱动较A 卡催化剂更成熟) ? CPU :不追求多核 (CPU 主频越高越好。高主频双核优于低主频四核) ? 分析、渲染和PDM 模块能有效利用多CPU 和多核 CPU
什么是有限元分析? 有限单元法:把一个连续的零件模型划分为很多个小块,因为对一个零件模型直接求解受力,很难得出解析解,必须用到数值求解法(有限单元法),把零件模型划分为多个小块,因为小块是有体积的,所以是有限个小块。 有限元分析:使用有限单元法进行分析 有限元分析的常用术语 1、网格:使用四面体或三角形来近似地模拟真实的几何模型。 进行有限元分析时画网格(把一个连续的实体分成有限个单元)是必须的过程。 2、单元:四面体、三角形被称之为单元 3、节点:单元的角点 4、刚体:在进行有限元分析的时候,我们分析的物体都是柔性体(可以变形的物体)。当我们不关心某一个物体的形变时,就可以把这个物体设为刚体。 5、载荷:施加在点、线、面上的扭矩、力矩、压力、重力、离心力、热载荷(热胀冷缩)、强制位移(在悬臂梁上设置2mm的位移,观察悬臂梁的受力情况)等
什么是应力、位移、应变? 应力是单位面积上的内力大小。Von Mises 应力是一种等效应力,该点的等效应力越大,约危险,单位一般是N/mm2(Mpa),单位在“应力”,右键“编辑定义”,“显示”里面可以更改单位。位移是构件内一点沿某方向移动的距离。应变是单位长度位移的多少,一点沿某方向的应变大,则该点沿该方向的变形程度大。 编辑材料时应该注意什么? 编辑材料时,在材料属性一栏,红色是必须用到的材料常数,蓝色是在特定的载荷类型下才会被使用,如“温度载荷”就需要“热扩张系数”。,黑色是不会用到的。但根据有限元理论,弹性模量、中泊松比才是必须要用的,质量密度是要加惯性力(重力、离心力)的时候要用到,屈服强度是在计算安全系数时才能用到。 画网格时应该注意什么? 画网格时,可以用(计算结果中的应力图与网格图重合到一起),红色应力大的部分要完整地覆盖两层网格,这样的话,网格就划分的很好了。另外,在应力大的地方可以相应地增加网格精度,保证网格划分很好。右键点击“网格”,选择“应用网格控制”,选择要提高
对于带有大量配合的零件,使用基准轴和基准面为配合对像,可使配合方案清晰,不容易产生错误。如
(5)尽量避免冗余配合:尽管SolidWorks允许冗余配合(除距离和角度配合外),冗余配合使配合解算速度更慢,配合方案更难理解,一旦出错,更难排查。 (6)尽量减少限制配合的使用,限制配合解算速度更慢,更容易导致错误。 (7)如果有可能,尽量完全定义零部件的位置。带有大量自由度的装配体解算速度更慢,拖动时容易产生不可预料的结果。对于已经确定位置或定型的零部件,使用固定代替配合能加快解算速度。 (8)避免循环参考。大部分循环参考发生在与关联特征配合的时候,有时也会发生在与阵列零部件配合的时候。如果装配体需要至少两次重建才能达到正确的结果,那么装配体中很可能存在循环参考。如图6所示,装配体中零件B的边线和零件A的边线有一个重合的关联参考,配合时在零件A和B之间添加10mm的距离配合,那么每次重建都会出错,并且零件B每次重建都会伸长10mm,这就是循环参考的典型错误。 二、轻化装配体 使用轻化模式,可以显著提到大装配体的性能。当零部件是轻化状态,零部件只有部分模型信息被载入内存,其他信息只有在需要时才会被载入。表1所示的装配体操作不需要还原零部件。 装配体中零部件各种状态定义如下。 ◎还原状态:零部件的模型信息完全装入内存。 ◎轻化状态:零部件的模型信息部分装入内存,只在需要时才装入内存并参与运算。 ◎压缩状态:零部件的模型信息暂时从内存中清除,零件功能不再可用也不参与运算。 ◎隐藏状态:零部件的模型信息完全装入内存,但是零部件不可见。 零部件在各种状态下的性能比较如表2所示。 三、使用“快速浏览/选择性打开”选项
基于Solidworks的构件受力分析 字数:2253 字号:大中小 [摘要]材料力学是工科学生很重要的专业基础课,为了增强教学效果,材料力学中构件在载荷作用下的应力应变。可以应用Solidworks软件进行等效虚拟分析。本文试图通过举例说明Solidworks中COSMOSXpress功能的用法,以期对相关的教学有所帮助。 [关键词]Solidworks COSMOSXpress COSMOS/Works 构件载荷 引言 材料力学是工科学生必学的一门专业基础课,其中构件在载荷作用下所产生的应力应变分布变化,一直是教学的重点和难点。如果能把载荷与构件应力分布的关系形象生动地展现给学生,则必然会加深学生对相关知识的理解和掌握,达到事半功倍的教学效果。目前市面上开发的一些三维软件,借助其中的一些功能模拟构件加载的状况,就可以实现形象的构件受力分析图。本文在此着重介绍一种利用Solidworks软件实现构件受力的三维分析方法,以供大家参考。 构件受力变形的三维分析方法
1、Solidworks是我国目前应用的主流三维软件之一,是美国Solidworks 公司基于Windows平台开发的著名的全参数化三维实体造型软件,它具有强大的零件设计、钣金设计、管理设计、绘制二维工程图、支持异地协同工作等功能,它可以实现由三维实体造型向二维工程图的转化,能够使零件设计、装配设计和工程图保持时刻的全相关和同步。该软件所提供的COSMOSXpress功能,使SolidWorks用户在设计周期早期可进行相应应力分析,避免在设计一开始出现不必要的参数设置错误。 COSMOS/Works是Solidworks中的一个设计分析插件,它能够进行应力分析、应变分析、变形分析、热分析、设计优化、线性和非线性分析,提供压力、频率、约束、热量,和优化分析。其分析计算结果可以直观地显示在SolidWorks 精确的设计模型上,为设计工程师在SolidWorks环境下提供比较完整的分析手段。 2、利用SolidWorks中提供的COSMOSXpress功能,可以很容易地把构件在受载状况下产生的应力分布分析出来,并生成相应的分析图。此功能操作简单,分析准确,出图清晰,完全可以在材料力学的教学中借鉴引用。使用COSMOS,Xpress完成分析需要以下五个步骤: (1)构造等效的构件模型; (2)定义构件模型的材料; (3)确定约束部位; (4)添加相应载荷; (5)分析构件,查看分析结果。 下面就以图1所示的悬臂梁为例来说明利用COSMOSX—press模拟构件受载状况,作出受力分析图协助教学的操作过程。假定悬臂梁为一20的圆轴,材料为普通碳钢。具体做法如下: 第一步:点击进入SolidWorks的零件设计界面,构造等效模型如图2。 第二步:点击COSMOSXpress图标,按要求设置构件材料为普通碳钢,给左端面添加约束,右端头施加载荷F=IOON。 第三步:按要求设定各种参数后,点击运行,运行的应力分布结果如图3 所示。如果需要,分析结果还可以采用动画形式显示。 图3中很形象地显示出悬臂梁在载荷的作用下,应力由右向左逐渐增大,最大拉应力在根部的最上端,最大压应力在根部的最下端,也既最危险截面就是根部截面。一般教师在讲授这部分内容时,都是先给出公式,然后按公式给学生分析结果,如果在给学生讲授的同时,应用多媒体教学手段虚拟出相应的效果图,甚至可以利用COSMOSXpress中的动画模拟作出动画效果,让课堂内容立体鲜活起来,必然会加深学生的印象和理解。 应用COSMOS/Works在材料力学中可以作复杂的受力分析,操作过程也可分为五个步骤: (1)选择分析类型和选项; (2)设置材料; (3)添加载荷和约束; (4)划分网格: (5)运算结果。