proe在葉片泵設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2013-08-11 by:廣州ProE/Creo培訓(xùn)中心來(lái)源:仿真在線

虛擬加工是近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAM)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)相互結(jié)合發(fā)展起來(lái)的一種新興設(shè)計(jì)技術(shù)。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比,虛擬設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短,可以及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題,提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。目前,proe、UG等大型CAD/CAE/CAM集成化軟件可以很好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)。

proe除能用于制圖功能外,還可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼,用于數(shù)控機(jī)床加工。proe以其強(qiáng)大的功能而廣泛應(yīng)用于航空航天、造船、汽車(chē)、機(jī)械等領(lǐng)域,下面以葉片泵設(shè)計(jì)為例,介紹proe的應(yīng)用。

1 葉片泵的建模和裝配

(1)葉片泵的建模。proe采用參數(shù)化設(shè)計(jì)理念基于特征和約束的建模技術(shù),可以快速地進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它為三維建模提供了多種不同的應(yīng)用特征,如實(shí)體特征、曲面特征、自由曲面特征和用戶自定義特征等。

葉片泵是由十幾個(gè)部件組成的,轉(zhuǎn)子是其中主要的一個(gè)部件。下面以轉(zhuǎn)子為例簡(jiǎn)述建模過(guò)程:

①運(yùn)行proe,由“新建”中進(jìn)入零件模塊,通過(guò)“拉伸”命令完成轉(zhuǎn)子部件的基本體建模。

②通過(guò)“拉伸”命令完成轉(zhuǎn)子一個(gè)葉片槽的建立。

③通過(guò)“陣列”命令完成轉(zhuǎn)子葉片槽的建立。

④利用“倒圓角”等命令完成轉(zhuǎn)子建模。

(2)葉片泵的裝配。裝配是將產(chǎn)品的各個(gè)部件進(jìn)行組織和定位操作的一個(gè)過(guò)程,通過(guò)部件相互之間配對(duì)條件建立約束關(guān)系來(lái)確定部件在產(chǎn)品中的位置(見(jiàn)圖2)。proe軟件采用虛擬裝配模式,即在裝配中,部件的三維模型是被裝配引用,而不是簡(jiǎn)單地被復(fù)制到裝配圖中,其中運(yùn)用引用集的思想簡(jiǎn)化了模型信息。此外在裝配時(shí)要以主模型為基礎(chǔ)保持各裝配部件的幾何相關(guān)性,如果某部件在裝配時(shí)被修改,則引用它的三維模型會(huì)自動(dòng)更新。在proe中,可采用自頂向下、自底向上或混合裝配的方法進(jìn)行部件裝配。對(duì)葉片泵進(jìn)行裝配時(shí),我們采用自底向上的方法,即由已建立的單個(gè)部件的三維模型逐級(jí)地進(jìn)行組裝,最后裝配組成裝配件,裝配步驟如下:

①由“新建”中進(jìn)入“裝配”模塊,通過(guò)(裝配命令)將底座模型引入界面,選中裝配條件下的缺省方式,這樣底座才會(huì)被限制。

②通過(guò)(裝配命令)將配油盤(pán)調(diào)入界面,利用裝配條件中的匹配與對(duì)齊方式將其與底座固定。

③通過(guò)匹配、對(duì)齊、插入等關(guān)系將其他各部件組裝在一起,裝配時(shí)按照從下到上的順序依次進(jìn)行。裝配中如遇到圖元太多,不容易選取時(shí),可打開(kāi)進(jìn)行操作。

④完成葉片泵裝配。

2 葉片泵的有限元分析

(1)proe有限元分析模塊。有限元分析作為proe設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)重要集成部分,完成著各種設(shè)計(jì)方案的評(píng)估,其分析結(jié)果可以用來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、提高產(chǎn)品質(zhì)量。它既可克服專業(yè)有限元軟件前處理能力不足的缺點(diǎn),還可以大大提高整個(gè)有限元分析工作的效率。

(2)葉片泵相關(guān)參數(shù)條件分析。限制葉片泵使用壽命的主要因素之一是葉片頂部對(duì)定子內(nèi)曲面的摩擦磨損。隨著泵轉(zhuǎn)速和工作油壓力的升高,定子內(nèi)曲面的磨損將變得非常嚴(yán)重,在高速高壓下運(yùn)行時(shí)容易失效,為此應(yīng)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、加工工藝、表面處理及潤(rùn)滑等方面來(lái)綜合解決。

選用低壓定量葉片泵,對(duì)其定子進(jìn)行有限元分析前,確定其相關(guān)參數(shù)條件如下:定子的材料選用45鋼,轉(zhuǎn)速范圍是800~2000r/min,壓力范圍是6~7MPa,這里選擇7MPa。

(3)有限元分析通過(guò)線性靜態(tài)分析計(jì)算定子在外載荷作用下內(nèi)側(cè)應(yīng)力狀態(tài)。proe有限元分析操作步驟如下:

①在零件模塊下對(duì)模型進(jìn)行定義,密度ρ=7850kg/m³ ,材料為steel等。

②進(jìn)入“應(yīng)用程序”中的“Mechanica”模塊。

③添加類型為Pressureloads,垂直作用于定子內(nèi)端面,大小為140N。

④添加網(wǎng)格細(xì)分,設(shè)置邊界為上下端面。

⑤計(jì)算分析結(jié)果點(diǎn)擊“check”。

系統(tǒng)計(jì)算出了定子在載荷作用下的彎曲度等參數(shù)分布情況并用云圖表示出來(lái)。

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