图5.37整机爆炸图
5.4 本章小结
本章首先通过CATIA对框架式大梁校正仪各零件进行三维建模，其中相同的零件不必重复建立。期间利用了凸台，旋转，创建面，凹槽，肋，曲面螺纹等命令特征，并进行属性渲染，已达到视觉的美感。然后将所建的零件模型利用相合约束、智能移动，偏移距离约束，角度约束，固联等，及快速实例化等复制特征进行整机的装配。装配完成后把所有约束及坐标面等符号标识隐藏，这样可清晰的看见整机装配后的实体。通过在CATIA界面的截图希望能更好的表达相关图形。
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第 6 章 校正仪主要零部件有限元分析
6.1 ANSYS有限元分析软件介绍
ANSYS是一种应用广泛的通用有限元工程分析软件。开发初期时为了应用与电力工业，现在其功能已经广泛应用于航空、电子、汽车、土木工程等各个领域，能够满足各行业有限元分析的需要。ANSYS有限元分析软件包括三个模块：前处理模块、分析计算模块、和后处理模块。功能完备预处理器和后处理器（又称与处理模块和后处理模块）使ANSYS具有多种多样的分析能力，包括简单的线性静态分析到复杂的非线性动态分析。可用来求结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题的解答。它还包括优化、估计分析等模块将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为解决现代工程学问题必不可少的工具。
6.2 ANSYS与CATIA接口的建立
通过ANSYS对主要零部件的有限元分析时，需要把在CATIA中建的三维零件导入ANSYS中进行受理及变形分析。所以我们需要在二者之间建立连接接口。由于目前软件之间的接口建立问题一直比较复杂，其中三维设计软件Pro/E与ANSYS之间的接口建立技术最为成熟。但是CATIA与ANSYS之间的接口即使建立了再导入后也会丢失很多特征，所以为了准确的分析零部件，我们将CATIA中建好的零件另存为IGS格式，然后用Pro/E软件将其打开，这样就可以把Pro/E中的零件导入ANSYS进行分析（这里所做的零件间导入均默认单位mm）。
下面是对其具体操作的图解，单击开始命令依次找到相关选项。如图6.1所示。
图6.1 开始命令
找到相关选项后，点击ANS-ADMIN图标，会出现下图6.2所示的选项框，选择第一项后单击OK。
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图6.2 第二步命令
单击OK选项后出现如下命令图框6.3，勾选倒数第二项后，单击OK完成创建。
图6.3 完成图
上述步骤完成后我们就可以去Pro/E中找到已经建好的接口。如图6.4所示。
图6.4 接口建立完毕
把事先导入Pro/E中的CATIA零件打开后，单击第二项ANSYSGeom即可打开ANSYS进入界面，此时零件已经进入ANSYS中。
6.3 利用ANSYS对主要零部件进行分析
本次设计主要针对主要零部件进行有限元分析，包括举升臂，拉塔，定位夹具，液压缸支承轴四个零件。在分析中为了便于网格划分，我们忽略了一些对整体受力分析影响很小的特征。下面来进行具体的操作及结果的分析。 6.3.1 定位夹具卡钳的有限元分析
由前面的受力分析可知，夹具体主要的受力在卡钳上，因其直接承受汽车载荷。我们这里单独拿出来进行有限元分析。如图6.5所示。
1.定义属性
单元属性主要包括：单元类型、实常数、材料常数。典型的实常数包括：厚度、横
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截面积、高度、梁的惯性矩等。材料属性主要包括：弹性模量、泊松比以及材料密度等。
图6.5卡钳的受力图
零件进入ANSYS界面后，在左侧命令栏里进行如下操作： （1）Preferences/Structural；
（2）Preprocessor/Element Type/ADD Edit Delete/Library of Element Types 第一对话框选择Structural Solid，第二对话框选择Tet 10node 187；
（3）Preprocessor/MaterialProps/MaterialModels/Structural/Linear/Elastic/Isotropic/输入EX(弹性模量)值，输入PRXY(泊松比)值。
卡钳材料为45钢，弹性模量2.09e11Pa，泊松比0.269，抗拉强度600MPa。
ANSYS为用户提供了两种常用的网格划分类型：自由和映射。自由划分体现在没有 特定的准则，对单元形状无限制，生成的单元不规则，基本适用于所有的模型。本设计中主要采用自由网格划分，轴模型自由划分可采用以下途径划分网格。
Meshing/MeshTool选中Smart Size复选框（精度设为3），单击Mesh/Pick All。网格划分后的有限元模型如图6.6所示，有限元模型中共有个1727单元，890个节点。
图6.6 网格的划分
3.加载求解
对夹具卡钳结构分析时我们进行面力分析，即加的为表面载荷。加载步骤如下: （1）Solution/Analysis Type/New Analysis/Static；
（2）Solution/Define Loads/Apply/Structural/Displacement/On Areas；
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选择卡钳底端面固定约束；
（3） Solution/Define Loads/Apply/Structural/Pressure/On areas卡钳上端面/输入加载压强的大小（注意方向），受力输入的为F产生的压强值
4900N2 ?0.74MPa 110′30mm2（4）求解Solve/CurrentLS/Ok/Close。 加载及约束如图6.7所示。
图6.7 卡钳的加载及约束 ①—加载面 ②—约束面
4.查看结果及分析
（1）查看变形结果：General PostProc/Plot Results/Deformed Shape/Ok；（PlotCtrls/Animate/ Deformed Shape/Ok，可直接察卡钳的变形情况)General PostProc/Plot Results/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/DOF Solution，X Y Z各方向总变形如面6.7所示。
图6.8总位移变形图
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