#機械 #優化設計 #CAE的案例
【機械設計】機械結構優化設計之裝配工藝設計注意事項，總結的夠全夠專！
裝配工藝設計注意事項：
注意事項
不好的設計
改進后的設計
1.盡可能使裝配操作分開
(1)便于分解為組件，以便實現包括預裝配和終了裝配的裝配分級
(2)分解成若干裝配單元，便于平行作業，縮短裝配周期，又便于維修
圖示電動絞車，將減速器輸出軸與卷筒軸分開，用聯軸器聯接，二者就可各自單獨組裝，簡化了裝配，避免了長軸加工，并便于減速器的標準化、系列化
改進前軸承孔徑小于齒輪外徑，必須在箱內裝配齒輪；改進后，軸上各零件可先行組裝，后裝入箱內，既提高了工效，又便于維修
(3)轉塔車床加速行程軸一端安裝在機身上的箱體內，不便裝配；改進后將加速行程軸用聯軸器聯接，箱體成為單獨的裝配單元
(4)將傳動齒輪預先組成單獨的齒輪箱，然后裝入箱體，便于調整和裝配（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
(5)裝配組可分開進行試驗，首先在變型設計時應如此
在整個機器中進行動平衡
轉子單獨進行動平衡
(6)力求不進行單個零件試驗而對裝配組件或產品進行功能試驗
展開 葉輪機械設計仿真優化
然而，在 NUMECA軟件平臺中,具有專業的多物理場耦合 Ipcc方法、氣動噪聲分析 FINE/VNoise、葉輪參數化擬合及造型 AotuBlade、優化平臺 FINE/Design3D，使得NUMECA成為目前唯一的一體化的葉輪機械設計分析優化平臺。
其他諸如 Fluent、 Star CCM+等通用CFD求解器，也能較好的提供葉輪機械氣動仿真解決方案，相比具有具有專用模塊的CFX和 NUMECA,通用CFD求解器在葉輪機械仿真前處理、求解和后處理過程中，效率較為低下，精度和準確度相對低一些，計算開銷較大。這里需要大家腦補一下周期性計算、B2B拓撲調整、子午展開等概念。
葉輪機械設計仿真優化從業者要想在該領域內閑庭信步，并顯得毫不費力，需要深厚的理論知識、豐富的工程經驗和設計仿真軟件使用精通三個維度的加持。
工欲善其事，必先利其器，選擇幾本理論書籍、積累工程經驗、選擇一款優秀的設計仿真軟件，是我們通往葉輪機械設計仿真優化成功的必經之路。
另外，大型葉輪機械CFD微信群已建立，已有320多人參加，高效研究所企業仿真機構各路大神等你來哦，微信號見評論。
展開 葉輪機械設計分析優化軟件
這些軟件，你見過多少？你會多少？
葉輪機械優化設計與數據挖掘的研究
尊敬的各位老師，今天與大家分享第15期學術報告，西安交通大學宋老師等，葉輪機械優化設計與數據挖掘的研究，謝謝宋老師等人的分享！
機械式手剎及安裝支架分析及優化設計
目前汽車上手剎主要分為傳統機械式手剎與電子駐車系統（EPB），因為EPB多用于高端車型且價格較為昂貴，所以目前市場上機械式手剎系統仍占據大部分市場。本篇主要對機械式手剎參照國內主流主機廠分析方式進行強度性能驗證，并對不足之處進行補強。
模型處理：1.手剎本體：去除手剎的橡膠外套與一些非結構件，對手剎金屬本體進行網格劃分，焊點按照實際位置處理，軸銷采用Beam單元進行模擬。一下為手剎金屬本體與旋轉軸銷的處理示意圖：
手剎金屬本體.jpg
旋轉軸銷.jpg
2.手剎安裝支架：手剎安裝支架網格大小可以適當進行縮小，大約5mm左右，點焊連接在車身地板上。車身地板可以適當進行截取，減少計算量與計算時間，但截取時需注意避免過小產生局部效應。
手剎安裝支架及部分地板.png
分析工況：約束地板截斷面處DOF1~6，在把手30~40mm處分別施加垂直于手剎把手的200N（常用載荷）力與400N（峰值載荷）力，線性靜力分析。得到分析結果如下：
200N工況位移.png
400N工況位移.png
200N工況應力.png
400N工況應力.png
優化方案：
1、將優化前黃色和藍色起筋部分做成和紅色部分齊平，在此基礎上將藍色部分和灰色部分做成深度為3mm的凹槽，如圖2藍色部分。
2、將紅色部分加寬7.5mm
3、將橙色部分沿法向向外移動3mm.
優化前支架.png
優化后支架.png
優化結果：200N工況由181.01Mpa下降至144.26Mpa，400N工況由362.01Mpa下降至288.52Mpa。結合SE部門對實際鈑金件生產要求，方案可行。
展開 RecurDyn經典案例：象鼻機器人機械臂的優化設計
象鼻機器人是一種模仿象鼻行為的具有無限自由度的機械手臂，目前正在研發中。這種機械臂機器人是由一組圓盤，通過中心連接到一個柔性軸上，由一組穿過圓盤的電纜控制。電纜的末端直接連接到電機上。手臂具有連續運動，可針對特定的應用場景進行定制，例如，探查危險區域。為了優化這種柔性機械臂的設計，需要研究幾個參數：纜繩張力、纜繩末端隨時間變化的力、驅動機構所需的力、機器人的工作體積。
▎仿真過程
① 創建由象鼻形狀的體組成的象鼻機器人機械臂柔性體模型，它由圓盤、電纜、底座和柔性軸組成的象鼻形身體組成
② 使用用戶定義的運動對安裝在象鼻底部的執行器和直流電機進行數學建模
③ 研究了機器人機械臂在工作區域內可以達到的運動范圍
④ 計算并比較了不同材料（尼龍、聚四氟乙烯）操作過程中電纜的強度
⑤ 計算運行期間電纜承受的荷載
⑥ 計算運行期間電纜與圓盤接觸時所承受的摩擦載荷
▎關鍵仿真技術
?多體動力學，專門用于多個部件的機械建模：若干盤、電纜、底座、軸和直流電機。
展開 ANSYS 優化設計 CAE仿真
_ANSYS_Workbench_15.0_有限元分析培訓(第二講).pdf
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CAE優化分析在大型注塑模設計中的應用
來源：互聯網 作者：鄧曉紅 付勇智
關鍵字：注射模 CAE 流動分析 澆口設計
文章探討了澆口對注塑產品質量的影響，總結了澆口設計原則。利用MOLDFLOW軟件完成了轎車儀表板澆注系統、冷卻系統及成型工藝的設定和優化，通過典型例子說明了如何利用注射模CAE的分析結果解決大型注射模澆注系統和冷卻系統設計中出現的問題。
引言
隨著汽車行業的飛速發展，大型塑料制品如儀表臺、保險杠、汽車門內護板等精密零部件的應用越來越廣泛，傳統的注射模生產方式已不能適應現代汽車工業對塑料制品產量、質量和更新換代速度的需求。
在生產實踐表明澆口設計的質量是影響注塑產品質量重要因素。近年來許多專家學者對澆口設計進行深入的探討。1998年。Yao和Kim從長度與位置等方面對熔接痕進行了定量研究。同年，Smith使用計算幾何方法描述澆口的位置，并使用序列線性規劃法對澆口位置進行了優化。
文章使用Moldflow軟件對某轎車儀表板進行澆口優化。
1 澆口設計
通常所指澆注系統是指流道及澆口，尤其是澆口直接影響著塑料制品的質量，澆口是流道與型腔之間的節流器，因而澆口的相對位置、形狀、大小是影響注塑產品的重要因素。澆口位置影響塑料在型腔內的流動與排氣、個別部位疏松。產生熔接痕，嚴重影響塑料制品的成型質量及其性能。澆口尺寸過小將增加塑料流動的阻力，增大壓力損失，使塑料流動困難還會使澆口處的塑料過早固化。
展開 基于Inspire的FSCC賽車懸架立柱優化設計及CAE分析
摘 要：零件輕量化是機械制造領域的重要研究方向。以中國大學生方程式汽車大賽BTR-X的懸架立柱作為例，在分析其實際受力情況的基礎上，利用Altair inspire form軟件以最大化剛度為目標對其進行了減重設計和拓撲結構優化。得到了帶剎入彎工況條件下兩種不同設計方案的應力、應變值及安全系數，并對比了其優缺點。結果表明，在最佳優化方案中，BTR-X懸架立柱最大有效應力為557.4 MPa，減重18.4%，提升了車輛的操穩性，實現了其輕量化的目標，對進一步提升FSCC賽車的性能有一定的參考價值。最后，通過選擇性激光燒結成功實現了優化懸架立柱結構的3D打印成型，為FSCC賽車的輕量化設計及加工提供了新思路。
關鍵詞：FSCC賽車;懸架立柱;Altair Inspire Form;拓撲優化;CAE分析;
中國大學生方程式汽車大賽（formula student combustion china,FSCC）是中國汽車行業水平最高的大學生賽事，旨在培養具有優異創新設計能力、模擬仿真能力及實踐動手能力的綜合性人才，促進中國制造向中國創造轉型[1,2]。懸架立柱用于連接車架與車輪，其作用是把作用在車輪上的各種力（如支撐力、驅動力、制動力等）及其力矩傳遞到車架上[3]。因此，懸架立柱的結構對賽車的駕駛操穩性有十分重要的影響。基于此，目前已有研究者從懸架結構形式選取、參數計算以及結構優化角度入手，提升懸架的結構和性能[4,5,6,7,8]。拓撲結構優化的原則是在不影響制件結構和剛度的前提下，重新設計結構的外形和幾何形狀，以獲得最小成本或最小重量。如在汽車領域，研究人員使用拓撲結構優化方法對汽車底板結構進行重新設計，實現了減輕汽車總重量的目標。不僅提高了燃油效率，還有效降低了生產和維護成本。在航空領域，使用拓撲結構優化可獲得更輕量化的飛機結構。
展開 CAE在汽車優化設計的仿真分析與應用
（2）該車型輕量化設計減重31Kg，輕量化后扭轉剛度和尾門框菱形扭轉模態頻率分別提高4.4%和15.7%，車身前彎、后彎剛度分別下降2.42%和7.95%，均滿足設計目標要求。
（3）根據寶馬公司輕量化系數概念進行了擴展，并進行了基于扭轉剛度和一階菱形扭轉模態的輕量化評價。采用OptiStruct軟件對白車身進行輕量化設計，可以在滿足性能的同時實現減重軟件對白車身進行輕量化設計，可以在滿足性能的同時實現減重軟件對白車身進行輕量化設計，可以在滿足性能的同時實現減重軟件對白車身進行輕量化設計，可以在滿足性能的同時實現減重該方法簡便有效，可廣泛應用于同類結構的輕量化該方法簡便有效，可廣泛應用于同類結構的輕量化設計。
有限元科技小編有話說
作為行業領先的CAE技術服務公司，有限元科技致力于為客戶提供高水平的專業CAE應用服務。
10年來，有限元科技先后為汽車行業客戶制定、實施結構強度，跌落，沖擊，振動，疲勞壽命，模流，散熱，噪音，NVH、流體分析等CAE仿真分析，幫助客戶高效改進產品設計、提高產品性能、節省材料成本，最重要的是節約了原本需要多次試驗的大量資金和時間，快人一步，搶占市場先機！
展開 
基于Solidthinking Inspire的重型機械手優化設計研究
筆者說：仿真驅動設計，solidThinking Inspire是一個分分鐘可以上手的工具，它將大量的前處理工作隱式化，作為軟件底層的基本功能，對于操作者并不需要去關注。是真正面向了結構工程師的一個助手軟件，另外由于對cae仿真的認識仍不夠成熟，目前國內目前對cae技術存在著許多誤解，相信隨著cae技術的普及，今后cae仿真將有大展拳腳的一天。
技術鄰大賽仿真優化.zip
一種電機軸螺桿加工專用的數控銑床機械結構系統優化設計
基于其實際工況進行靜態、動態特性分析，綜合考慮各階模態重要程度，初定設計變量的尺寸變化范圍，采用 Box?Behnken 試驗法和靈敏度分析確定各設計變量對輸出參數（質量、位移、固有頻率）的影響程度，選出靈敏度較高的設計參數，建立響應曲面模型。以質量最小、位移最小、固有頻率最高為目標函數，采用篩選法進行多目標參數優化，獲得最優結構參數。機床床身結構優化分析圖如圖1示。
圖1 床身結構優化分析圖
2、結語
課題組提出了螺桿專用的數控銑床機械結構系統優化設計理論及其配套系統結構的設計是實現集成型旋銑機床全自動加工的決定因素，其設計的合理性將直接影響旋銑裝備的加工性能、生產效率和加工精度，是解決現有電機軸螺桿旋銑設 備生產工藝周期長、加工穩定性差、集成度低等問題的關鍵。課題組開發了一種新的連續送料自動加工工藝，設計并優化了與工藝策略高度匹配的關鍵功能結構。設計實現電機軸螺桿的全自動化加工，有望縮短工藝生產周期，提升生產效率，且整機結構設計穩定緊湊、占地面積小、集成度高。
來源：
作者：陳聰1 ，王貽誠3 ，鄭雪飛1 ，邵思程2 ，陳建新1 ，王勝2 ，朱勤1
（1. 浙江赫科智能裝備有限公司2. 衢州職業技術學院 3. 衢州賦騰科技有限公司）
展開 12/9 案例分析：旋轉機械葉片多學科優化設計
本案例主要介紹了基于Ansys專門優化軟件optiSLang、旋轉機械氣動仿真軟件CFX和結構仿真軟件Mechanical對某軸流風扇葉片進行參數化優化的過程；優化目標為在固定轉速和背壓條件下，盡可能增大風扇流量并保證風扇的最大應力不超過限定值。通過該案例可掌握在Ansys軟件體系下進行風扇葉片設計、仿真和多學科優化的一般流程和方法。
轉載，CAE在汽車車身NVH設計及優化中的應用
文章來自CAE技術聯盟
本文闡述了在轎車開發過程中，如何應用CAE分析技術提高整車的NVH性能，并運用CAE技術對某轎車進行了結構分析與優化設計?；跀的＝⒂邢拊Ｐ秃?，用CDH/AMLS軟件結合NASTRAN軟件計算了車體及車室內流體固有模態，運用流固耦合技術獲得激勵下的車體振動及車室內聲學特性結果，用CDH/VAO軟件對車身結構不合理之處進行了優化，實現了滿足目標要求的NVH性能。
相對于CAE在車身強度、剛度領域內的應用，NVH的CAE技術在中國起步比較晚，NVH的建模方法以及計算方法還處于摸索階段。但隨著計算機的能力及容量的越來越強大，軟件技術的成熟，計算結果的精度越來越高，計算方法越來越科學，CAE在汽車的NVH開發設計當中所發揮的作用也越來越大。在汽車開發設計的初期，就已經開始了NVH的各項規劃，甚至在樣車完成之前或設計圖紙完成之前，通過對現有車型的對比，就可以預先得到新開發車型的NVH性能指標，并在此基礎上，對設計的各個環節加以優化及完善。無論是從設計成本上，還是從開發周期上考慮，都為車廠更快、更好地開發出新一代車型來提供了強有力的保障?？梢灶A測，NVH的CAE技術，在汽車設計開發及改進領域內的應用會越來越廣泛，而其本身也會越來越成熟，成為人們進行汽車設計開發所不可或缺的工具[1,3]。
對白車身進行模態分析，求得結構的固有頻率和振型，從而了解結構的動態特性。獲得車身的模態有試驗和有限元計算兩種方法。而在樣車制造出來這前，有限元法是最常用的一種方法，根據目前成熟的軟件以及對材料物理特性知識的掌握，利用有限元法計算得到的車身模態值，與試驗測試結果相比，可以控制5%的誤差范圍內[1]。我們采用NASTRAN軟件配合CDH/AMLS軟件，后者可以在保證精度的前提下加速模態計算[2]。
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