電機尺寸優化
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-22
電機尺寸優化的視頻教程
基于Abaqus-ATOM優化模塊尺寸優化控制臂實用仿真(附帶詳細cae模型文件)
本實例是基于Abaqus-ATOM優化模塊對控制臂進行尺寸優化實用仿真,本期視頻所用的模型網格為殼單元,本視頻包含全流程常規建模步驟涉及到分析步的設置,材料截面的設置,邊界載荷施加等,尺寸優化模塊涉及到應變能目標和體積目標的設置，厚度尺寸的上下限約束等,提交計算,結果查看等,附帶詳細涉及的模型,有需要的同學可自行下載查看。
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OptiStruct梁單元截面尺寸優化
梁單元尺寸優化操作流程 fem文件結構介紹 HyperWorks幫助文檔使用介紹 編輯fem文件實現快速創建尺寸設計變量 尺寸優化結果查看
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基于Isight平臺+Abaqus軟件的尺寸優化
對簡單的矩形桿件進行拉伸仿真與優化，優化變量為矩形的尺寸，優化目標為拉伸應力最小。 Abaqus中建立參數化模型 Abaqus腳本修改（優化變量設定、結果輸出） Isight優化設置 python腳本的格式控制
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電機尺寸優化的實例教程
本次優化為尺寸優化，主要考慮電機機座各個部分料厚的最優分配，采用Altair HyperWorks中的OptiStruct進行優化分析。
因此，網格模型采用中面四邊形，單元尺寸大小為5.0mm。
電機機座尺寸優化中面網格模型如圖5所示：
圖5 電機機座尺寸優化中面網格模型
本次尺寸優化的部件如圖6所示：
圖6 電機機座尺寸優化部件
各個優化部件的尺寸及上下限值如表1所示，單位為mm。
材料屈服強度為235MPa，取安全系數為1.5，則最大應力上限值Max stress=157MPa。整體最大位移Max displacement=1.0mm。第一階頻率>54Hz。
首先，定義設計變量，并關聯其厚度屬性，如圖7所示：
圖7 設計變量，并關聯其厚度屬性
優化后的模態、剛度、強度如圖11所示：
圖11 優化后的模態、剛度、強度云圖
由圖11可知，優化的結果滿足目標要求。
優化的料厚分布如圖12所示：
圖12 優化后的料厚分布
迭代目標圖，如圖13所示：
圖13 迭代目標圖
由圖13可知，總質量由1.279t減至0.668t，重量降低47.8%。
采用尺寸優化可最大限度的得到產品料厚分布最優化，重量最輕。
展開 電機氣隙公差分析報告
DTAS 3D軟件幫助解決尺寸公差分析與尺寸鏈計算的問題
網站:www.dtas-china.com【支持免費案例解析、尺寸問題答疑、軟件試用】等服務
模型準備
問題描述：
氣隙對電機的各種性能，均有一定的影響。在電機設計和制造過程中，都被視為關鍵尺寸控制指標之一。在當前公差和制造工藝下，電機氣隙滿足什么樣的分布規律？
零件尺寸
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模型創建
裝配建立
Step1：定子安裝到機座
裝配方式：單孔單銷
注：定子外徑與基座內徑通常是過盈配合，將孔銷浮動方式設置為無浮動，可以模擬過盈配合。
Step2：后端蓋安裝到機座
裝配方式：321
注：后端蓋徑向止口作為主定位面，后端蓋軸向止口作為主定位銷，選擇一個后端蓋緊固孔作為次定位孔。
Step3：前端蓋安裝到機座
裝配方式：321
注：前端蓋徑向止口作為主定位面， 前端蓋軸向止口作為主定位銷， 選擇一個前端蓋緊固孔作為次定位孔。
Step4：轉子總成安裝到前后端蓋機座總成
裝配方式：三點裝配
注：轉子需要轉動，轉子總成裝配后需要放開轉軸的轉動自由度，可以利用三點裝配約束轉子軸與前后端蓋軸承室中心連線同軸。
裝配測量
測量目標：轉子與定子徑向間隙
測量方式：兩點測量
注：轉子與定子為軸對稱圖形，取轉軸中心為中心點，做一條通過中心點的直線，直線與定子內徑、轉子外徑的較大作為測量點。
展開 DTAS 3D，是棣拓智云（上海）計算機軟件科技有限公司自主研發的國產三維公差分析軟件，基于蒙特卡洛原理，按照產品的公差及裝配關系進行建模，然后進行解析、仿真計算，最終預測產品設計是否能夠滿足其關鍵尺寸要求，同時預測產品合格率，并進行根源分析。DTAS 3D引入AI、FEA等功能，使公差分析建模效率更高，適用場景更全面。以下分享的是電機的案例報告分析
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模型準備
問題描述：氣隙對電機的各種性能，均有一定的影響。在電機設計和制造過程中，都被視為關鍵尺寸控制指標之一。在當前公差和制造工藝下，電機氣隙滿足什么樣的分布規律？
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模型創建
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裝配方式：單孔單銷
注：定子外徑與基座內徑通常是過盈配合，將孔銷浮動方式設置為無浮動，可以模擬過盈配合。
Step2：后端蓋安裝到機座
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注：后端蓋徑向止口作為主定位面，后端蓋軸向止口作為主定位銷，選擇一個后端蓋緊固孔作為次定位孔。
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展開 拓撲優化：拓撲優化是一種在設計中尋找最佳材料分布的方法。
它通過改變材料在結構中的分布，以最小化結構的質量（或體積分數）并滿足特定的性能要求。在汽車輕量化中，拓撲優化可以用來確定哪些部分需要加強，哪些部分可以減輕以降低整體重量，同時保持結構的強度和剛度。
形狀優化：形狀優化關注的是在給定的幾何形狀內，調整結構的形狀以優化性能。這可能涉及到改變零部件的曲率、截面形狀或其他幾何參數。在汽車輕量化中，形狀優化可以用來改進零部件的空氣動力性能、減少空氣阻力或改善碰撞安全性。
形貌優化：形貌優化通常與曲面設計相關，它著重于調整曲面的形狀以滿足特定的外觀、空氣動力性能或其他要求。在汽車設計中，形貌優化可以用來打造更具吸引力的外觀，同時確保空氣動力學效率。
自由尺寸優化：自由尺寸優化是一種更靈活的方法，它允許在優化過程中改變零部件的尺寸和形狀，而不受固定的幾何約束。這種方法通常需要高級的優化算法來找到最佳解決方案。在汽車輕量化中，自由尺寸優化可以用來創造創新的設計，以滿足復雜的性能目標。
尺寸優化：尺寸優化涉及到優化零部件的尺寸（厚度），以滿足性能要求。這可以包括增加或減小零部件的尺寸，以改善強度、剛度、耐久性等方面的性能。在汽車輕量化中，尺寸優化可以幫助設計更輕、更緊湊的零部件。
拓撲優化通常是優化的第一個階段，因為它確定了結構中哪些部分需要被優化。形狀優化通常在拓撲優化之后進行。拓撲優化確定了哪些區域需要被優化，而形狀優化則在這些區域內進行形狀的調整。形貌優化通常是在形狀優化之后進行的。
形狀優化確定了結構的內部幾何形狀，而形貌優化則在這個基礎上進行外部形貌的調整。尺寸優化可以在拓撲優化和形狀優化這兩個階段之間或之后進行。自由尺寸優化可以在其他優化方法可以在優化過程中的任何時候進行。
展開 本文工作中，在對點陣結構進行優化設計時，應用到了一種文獻中提到的方法移動閾值切面法（MIST 方法），基于 MIST 方法提出了點陣結構的尺寸優化算法。因此，本小節對 MIST 方法作簡要介紹。MIST 方法是仝立勇教授等在 2014 年提出的一種新的拓撲優化方法。MIST 方法通過定義一種目標函數的近似響應函數來判斷設計變量的更新方向（變大或變小）而不強調不同變量之間更新步長的差異。已經證明，對于一系列結構設計，MIST 方法可以在無需顯式靈敏度分析的條件下生成結構的最優拓撲。此外，該算法易于實現，并且可以與商業有限元軟件結合而無需對軟件源代碼進行任何修改。本小節后續部分將對 MIST 方法的具體過程作詳細介紹。
MIST 方法是一種新提出的拓撲優化方法，通常用來解決公式（3. 1）所示的優化問題。MIST 方法的目標是尋求變量 x 和 t 的合適值使得目標函數（例如整體結構應變能）的響應值最小。MIST 方法的核心思想是在設計域上張起一張積分形式響應函數（應力、應變等的函數）的響應面，然后用一個可移動的水平面去切割目標函數響應面，水平上方的區域為實體材料區域，水平面下方的區域為孔洞材料區域，兩個面的交界輪廓就演變成了拓撲結構的邊界。水平平面對應的目標值 t 取決于體積約束，如果當前迭代步的實體材料過多則增加 t 的數值使水平面向上移動，反之則降低 t 的數值使水平面向下移動，t 在每一步迭代步中的具體數值可以通過二分法等方式計算得到。與 SIMP 方法中的密度類似，MIST 方法定義了一種體積權重值來描述材料種類，體積權重為 1 表示實體材料，提及權重為 0 表示孔洞材料。
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在OptiStruct中進行電池包殼體尺寸優化，需結合參數化建模、載荷工況定義、約束設置和優化目標，實現輕量化與結構性能的平衡。以下是詳細流程和關鍵要點：
一、優化流程
1. 前處理：參數化建模
· 設計變量：將殼體關鍵區域厚度設為變量。
· 非設計區域：固定螺栓孔、密封面等區域厚度。
電池包殼體尺寸優化設計空間與非設計區域顯示如圖1所示，藍色為非設計區域，紅色為設計區域：
電機NVH測試優化：鑄鐵平臺在噪聲振動測試中的基礎作用
在新能源汽車、工業電機、家電電機等領域，NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）功能是評估電機品質的核心指標，直接影響產品舒適性、可靠性與市場競爭力。電4個月前
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<p class="ql-align-justify">*本文投稿自工程機械制造行業用戶張俊</p><p><br></p><p><br></p><p>車架是起重機三大結構件之一，其剛度、強度性能對起重機的吊載性能、可靠性、安全性有著至關重要的作用。大量研究表面，汽車燃油消耗的50%是由整車重量引起的，整車重量每降低10%，燃油經濟性可提高3.8%。輕量化設計是指在保證其基本性能的情況下，盡可能提高材料利用率
*本文投稿自工程機械制造行業用戶張俊
車架是起重機三大結構件之一，其剛度、強度性能對起重機的吊載性能、可靠性、安全性有著至關重要的作用。大量研究表面，汽車燃油消耗的50%是由整車重量引起的，整車重量每降低10%，燃油經濟性可提高3.8%。輕量化設計是指在保證其基本性能的情況下，盡可能提高材料利用率，將重量做到最低，這是降低成本節約能耗的重要手段之一。
本文通過 HyperMesh
一、軟件概述
ANSYS Maxwell 是 ANSYS 公司旗下一款功能強大的低頻電磁場仿真軟件，在電力、電子、機電等多個行業有著廣泛的應用。它基于有限元分析（FEA）、有限積分法（FIM）等先進算法，能夠精確模擬各種復雜的電磁現象，為工程師和科研人員提供可靠的設計分析工具。
二、核心功能
（一）電磁建模與分析
Maxwell 具備豐富的建模工具，可快速創建二維和三維電磁模型。用戶既可以通過軟件自帶的建模模塊繪制簡單的幾何形狀
1、問題所在
為了改善空氣質量，減少環境污染，減少對石油的依賴，降低能源安全風險，國家大力倡導發展新能源汽車，大量新能源車企應運而生，競爭日趨激烈。使用經濟效率較高的電機對于增強企業市場競爭力非常重要。然而電機結構復雜參數之間耦合性高，需要借用仿真軟件在已有設計方案的基礎上進行仿真和優化分析，得到特定性能下的理想設計，以減少開發成本和時間。
2、如何解決
國內某車企的系列電機轉速
拓撲優化：拓撲優化是一種在設計中尋找最佳材料分布的方法。
它通過改變材料在結構中的分布，以最小化結構的質量（或體積分數）并滿足特定的性能要求。在汽車輕量化中，拓撲優化可以用來確定哪些部分需要加強，哪些部分可以減輕以降低整體重量，同時保持結構的強度和剛度。
形狀優化：形狀優化關注的是在給定的幾何形狀內，調整結構的形狀以優化性能。這可能涉及到改變零部件的曲率、截面形狀或其他幾何參數。在汽車輕量化中
隨著驅動電機功率密度的不斷提升，對電機的最高轉速也提出了更高的要求。在IPM電機中，轉子隔磁橋需要承受更大的離心應力，同時還必須確保足夠的隔磁性能。為了有效分散轉子應力，磁極拓撲結構變得愈發復雜，雙層甚至多層永磁體的設計變得非常普遍。這使得隔磁橋和孔的幾何設計具有更高的自由度和復雜性。
因此，如何在隔磁橋的尺寸設計中兼顧電磁性能和結構強度，成為一個典型的多物理場權衡設計問題。然而，僅憑借經驗來設計滿足所有設計任務要求的轉子隔磁橋尺寸非常具有挑戰性
電機軸承的軸承擋尺寸該怎么選？
