图2.19
图2.20
（5）整机装配
零部件模型的建立只是产品三维设计的一小部分，完成零部件的建模后还需将这些零部件装配在一起形成一台完整的机器。通过产品零部件的装配，可以检查零件设计结构的合理性，如零件是否有干涉、装配体的运动情况是否符合设计要求等，对产品模型有一个整体评价。
在计算机上实现产品的装配，就是将现实环境中的情况映射到计算机上的虚拟环境中，现实环境中零件之间的装配关系映射到虚拟环境就是零件模型之间的约束关系或连接关系，两者之间是一一对应。
为了保证启闭机各部分的结构合理，在整机安装和正常工作时不至于发生相互干涉，在完成整机装配后需对启闭机各零部件进行干涉检查，以保证启闭机的产品质量。干涉检查包括静态检查和动态检查。静态干涉检查只对装配模型中各个构件之间在初始位置时的干涉情况进行检查，即判断任意两个零部件在空间上
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是否有重叠、碰撞的现象发生。各构件之间如有干涉，solidworks将报告发生干涉的部位及区域大小，以便重新设计构件或者重新装配。动态干涉检查是对装配模型中相关构件在运动过程中的干涉情况进行检查，这就需要建立相应的运动仿真模型，通过运动仿真才能确诊。但无论是那种情况下发生了干涉，设计者都需要可从模型中分析机构产生干涉的原因，并对造成干涉的相关零部件进行修改，直至排除干涉为止。下图为本课题设计的总装配体：
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2.3 本章小结
本章重点介绍了卷扬式启闭机结构的设计和三维图形的绘制，详细介绍了部分零件和装配体的建模过程，叙述了Solidworks三维绘图的过程以及一些关键技术。
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3 机架的有限元分析
3.1 Solidworks Simulation插件简介
SolidWorks Simulation 是一个与SolidWorks 完全集成的设计分析系统。 SolidWorks Simulation 提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析，优化分析，非线性分析，线性动态分析，掉落测试分析，疲劳分析，压力容器分析。
SolidWorks Simulation 凭借着快速解算器的强有力支持，使得您能够使用个人计算机快速解决大型问题。SolidWorks Simulation 提供了多种捆绑包，可满足您的分析需要。SolidWorks Simulation 节省了搜索最佳设计所需的时间和精力，可大大缩短产品上市时间。 静态(或应力)算例。
静态算例计算位移、反作用力、应变、应力和安全系数分布。在应力超过一定水平的位置，材料将失效。安全系数计算基于失效准则。软件提供了四种失效准则。静态算例可以帮助避免材料因高应力而失效。安全系数低于一即表示材料失效。区域中安全系数较大即表明应力较低，您可能能够从该区域中取走部分材料。
频率算例。
当静止状态的实体受到干扰时，通常会以一定的频率振动，这一频率也称作固有频率或共振频率。最低的固有频率称作基础频率。对于每个固有频率，实体都呈一定的形状，也称作模式形状。频率分析就是计算固有频率和相关的模式形状。理论上，实体具有无限个模式。对于有限元分析，理论上，有多少个自由度(DOF)，就有多少个模式。在大多数情况下，只考虑其中的一些模式。如果实体承担的是动态载荷，而且载荷以其中一个固有频率工作，则会发生过度反应。 这种现象就称为共振。例如，如果一辆汽车的一个轮胎失去平衡，则在一定速度下，由于共振现象，这辆汽车会发生剧烈摇摆。而以其它速度行驶时，这种摇摆现象就会减轻或消失。另一个范例是高音(例如歌剧演唱者的声音)可能会导致玻璃震碎。频率分析可帮助您避免由于共振造成的过度应力而导致的失效。它还提供了有关如何解决动态反应问题的信息。 扭曲算例。
扭曲指的是由于轴载荷而突然产生的大型位移。对于承载轴载荷的细长结构 而言，即使载荷低于导致材料失效所需的载荷水平，仍可能由于产生扭曲而失效。
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在不同载荷水平的作用下，扭曲可能以不同的模式发生。在很多情况下，只考虑最低的扭曲载荷。扭曲算例可以帮助避免材料因扭曲而失效。 热算例。
热算例根据热的产生、传导、对流及辐射条件计算温度、温度梯度和热流。热算例可帮助避免发生不合需要的热力条件，例如过热和熔化。优化设计算例。 优化设计算例根据几何模型自动进行搜索，以获得最佳设计。该软件配备的技术可以快速测出趋势，然后通过最少的运行次数确定最佳解决方案。 非线性算例。
在某些情况下，线性求解可能会产生错误结果，因为它所依赖的前提已不 复存在。非线性分析可用来解决由材料行为、大型位移和接触条件造成的非线题。您可以定义静态算例和动态算例。 线性动态算例。
当无法忽略惯性和阻尼效应时，静态算例将不会给出精确的结果。线性 动态算例使用固有频率和模式形状来评估结构对动态载荷环境的响应。 掉落测试算例。
掉落测试算例评估零件或装配体掉落在硬地板上的效应。可以使用掉落 测试算例来模拟模型掉落在硬平面上的结果。 疲劳算例。
即使引发的应力比所允许的应力极限要小很多，反复装载和卸载在一段时间 过后还是会削弱物体。这种现象称为疲劳。线性和非线性结构算例无法预测疲劳所导致的失效。它们会计算专为指定约束和载荷环境设计的反应。如果遵守了分析假设，并且算出的应力在允许的限制范围内，则它们认为无论应用多少次载荷，该设计在此环境中都是安全的。疲劳算例根据疲劳事件和S-N 曲线评估物体的使用寿命。您可根据应力强度、von Mises 应力或最大主要交替应力来进行疲劳计算。
压力容器设计算例。
合并静态算例的结果和所需的因子。每个静态算例都具有不同的一组可以生成相应结果的载荷。这些载荷可以是恒载、动载(接近于静态载荷)、热载、震载等等。压力容器设计算例会使用线性组合或平方和平方根法(SRSS)，以代数方法合并静态算例的结果。
3.2 机架的有限元分析
3.2.1 机架受力计算与分析
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