【文章內(nèi)容簡介】 以直觀地顯示變形，位移和應(yīng)力。該產(chǎn)品可以根據(jù)實(shí)際零件的善對(duì)分析零件添加約束條件。(6) 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模擬KIN模塊 通過系統(tǒng)提供的關(guān)節(jié)聯(lián)結(jié)方式或自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝配約束條件而產(chǎn)生關(guān)節(jié)連接，可以對(duì)任何規(guī)模的電子樣機(jī)進(jìn)行機(jī)構(gòu)定義。通過鼠標(biāo)操作能夠模擬機(jī)械運(yùn)動(dòng)以校驗(yàn)機(jī)構(gòu)性能。通過干涉檢驗(yàn)和分析最小間隙來進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析?？梢陨蛇\(yùn)動(dòng)零件的軌跡或掃掠體以指導(dǎo)未來設(shè)計(jì)。還可以通過與其他DMU產(chǎn)品的集成做更多組合的仿真分析。能夠滿足從機(jī)械設(shè)計(jì)到功能評(píng)估的種類工程人員的需要。應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)建模，對(duì)現(xiàn)代汽車生產(chǎn)制造業(yè)，有著至關(guān)重要的意義。 對(duì)鼓式制動(dòng)器進(jìn)行三維實(shí)體模型的建立，運(yùn)用CATIA的強(qiáng)大的3D模型生成功能，和優(yōu)越的曲面繪制功能，能夠更加準(zhǔn)確完善的對(duì)鼓式制動(dòng)器零部件的實(shí)際情況進(jìn)行模擬仿真；同時(shí)，CATIA有著與其他軟件相應(yīng)的并行接口，、應(yīng)變分析。這樣，即可直觀的對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行虛擬化解決，從而加快設(shè)計(jì)到校核的全過程，最終達(dá)到低成本高效率生產(chǎn)加工的目的。創(chuàng)建實(shí)體模型用CATIA生成鼓式制動(dòng)器實(shí)體模型的過程如下。首先繪制草圖基本圖形，通過平面拉伸、孔以及凹槽等功能對(duì)其進(jìn)行局部繪制，從而繪制出制動(dòng)蹄的三維實(shí)體圖，圖形如下： 制動(dòng)蹄的實(shí)體圖對(duì)單個(gè)制動(dòng)蹄運(yùn)用鏡像功能，得到兩個(gè)制動(dòng)蹄的三維模型，實(shí)體圖如下： 整個(gè)制動(dòng)蹄的實(shí)體圖通過簡單的平面拉伸功能，就可得到摩擦襯片的實(shí)體圖，： 摩擦襯片的實(shí)體圖 將以上建立好的實(shí)體圖通過裝配功能，從而得到制動(dòng)蹄的實(shí)體裝配圖，： 制動(dòng)蹄實(shí)體的裝配體、制動(dòng)鼓及輔助零件圖的三維建模制動(dòng)底板的三維建模，通過平面的拉伸、凹槽以及凸臺(tái)功能，得出實(shí)體圖如下： 制動(dòng)底板的實(shí)體圖制動(dòng)鼓的繪制，通過旋轉(zhuǎn)功能，并在鼓的表面拉伸、凹槽及鉆孔等功能，最終建立制動(dòng)鼓的三維實(shí)體圖，： 制動(dòng)鼓的實(shí)體圖將建立好的各個(gè)三維實(shí)體模型圖，在裝配設(shè)計(jì)中，進(jìn)行裝配，添加約束，最終得到制動(dòng)器的裝配圖，： 鼓式制動(dòng)器的總裝配圖 鼓式制動(dòng)器的總裝配圖通過應(yīng)用CATIA軟件進(jìn)行實(shí)體建模，使我充分感覺到了這個(gè)軟件的靈活、完善和強(qiáng)大。在建模過程中，熟悉了CATIA軟件中的各個(gè)命令，并能熟練地應(yīng)用。對(duì)實(shí)體上一些復(fù)雜的曲面，以及凹槽進(jìn)行了合理的處理。在繪制鼓式制動(dòng)器實(shí)體的過程中，逐漸的了解了CATIA的功能，逐漸深入并更加進(jìn)一步的學(xué)習(xí)該軟件的知識(shí)。建立的實(shí)體總裝配圖。該圖形是以實(shí)際的鼓式制動(dòng)器為模型，進(jìn)行建立的。3 鼓式制動(dòng)器有限元的靜力分析有限元法是隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計(jì)算方法。它是50年代首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域—飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)特性分析中應(yīng)用的一種有效的數(shù)值分析方法，隨后又廣泛地應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場，流體力學(xué)等連續(xù)性的問題。有限元分析方法是計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。CAE技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和手段，她以產(chǎn)品的壽命為設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)影響機(jī)械產(chǎn)品的壽命的載荷、幾何尺寸及材料的機(jī)械性能等參數(shù)進(jìn)行測試，定量分析、優(yōu)化仿真及預(yù)測產(chǎn)品零件的壽命，以確定產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度的最佳參數(shù)達(dá)到機(jī)械產(chǎn)品的有限壽命設(shè)計(jì)的目標(biāo)，CAE、CAT（計(jì)算機(jī)輔助測試）、CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）等技術(shù)，它代表了當(dāng)今世界機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展水平和發(fā)展方向。 在實(shí)際的工程應(yīng)用中，設(shè)計(jì)的結(jié)果要付諸實(shí)施必須首先經(jīng)過一系列的工程分析，以驗(yàn)證其是否滿足各種設(shè)計(jì)要求，有限元分析方法的出發(fā)點(diǎn)是用大量形狀簡單的單元組合來近似描述整體結(jié)構(gòu)。將整體結(jié)構(gòu)離散化，利用節(jié)點(diǎn)變量對(duì)單元內(nèi)部變量進(jìn)行插值來實(shí)現(xiàn)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的分析。因此，成功應(yīng)用有限元分析方法取決于是否將世紀(jì)工程問題抽象出正確的力學(xué)模型，是否將力學(xué)模型正確劃分有限元集合。實(shí)際工程問題抽象和正確力學(xué)模型，即對(duì)實(shí)際問題的邊界條件、約束條件和外載荷進(jìn)行簡化，當(dāng)然這種簡化應(yīng)盡可能的反映實(shí)際情況，不至于使簡化后的模型與實(shí)際差別過大，同時(shí)計(jì)算也不過分復(fù)雜。模型簡化過程中必須判斷實(shí)際結(jié)構(gòu)的問題類型（二維、三維、平面應(yīng)力還是平面應(yīng)變問題），判斷結(jié)構(gòu)是否對(duì)稱，外載荷大小、位置，結(jié)構(gòu)的幾何尺寸和材料參數(shù)（彈性模量E、泊松比等），單元?jiǎng)澐值拇旨?xì)與模型的需要是否相符等等。有限元法的基本思想及步驟 有限元法的基本思想是將彈性體的求解區(qū)域分割成為有限個(gè)單元，通過構(gòu)造插值位移函數(shù)，利用最小位能原理，將總位能求極值建立線性方程組，從而求得單元節(jié)點(diǎn)的位移值，進(jìn)一步求得應(yīng)力值。 有限元法的基本步驟可歸納為：（1）將連續(xù)體離散化，為此選擇某組單元，這些單元在節(jié)點(diǎn)處相連接；（2）計(jì)算單元的質(zhì)量、剛度矩陣和載荷列陣；（3）列出連續(xù)體的總體質(zhì)量矩陣、剛度矩陣和載荷列陣；（4）施加邊界條件；（5）求解結(jié)果方程組。國內(nèi)汽車鼓式制動(dòng)器的研究起步較晚，基本上還是處在從運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、摩擦學(xué)及振動(dòng)學(xué)分析到熱學(xué)與熱彈耦合的過渡階段。從研究方法上來看，以三維實(shí)體建模、動(dòng)力學(xué)仿真和有限元為主線的虛擬樣機(jī)技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到鼓式制動(dòng)器的研究當(dāng)中，但與國外相比，還很不成熟。1993年，華南理工大學(xué)的王濤、朱文堅(jiān)對(duì)制動(dòng)摩擦副材質(zhì)對(duì)制動(dòng)性能的影響做了研究，并提出了制動(dòng)副材料的最佳匹配問題。同濟(jì)大學(xué)方明霞等人用有限元法建立了鼓式制動(dòng)器摩擦片的力學(xué)模型，分別計(jì)算了摩擦片在力場和溫度場中的應(yīng)力分布。2003年清華大學(xué)的呂振華利用有限元分析軟件ADINA建立了鼓式制動(dòng)器熱彈順序耦合動(dòng)力學(xué)分析的三維有限元模型，通過仿真計(jì)算得到制動(dòng)器工作過程中摩擦副間接觸力分布、制動(dòng)鼓瞬態(tài)溫度場等重要信息。2005年清華大學(xué)的李亮進(jìn)行了制動(dòng)過程中能量耗散的研究，建立了循環(huán)制動(dòng)過程中溫度場分析的快速有限元仿真模型，通過試驗(yàn)驗(yàn)證，確認(rèn)了仿真模型的正確性。2006年，長安大學(xué)依據(jù)傳熱學(xué)理論和鼓式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了鼓式制動(dòng)器的生熱和散熱過程，并用有限元法建立了制動(dòng)鼓瞬態(tài)溫度場數(shù)值模擬計(jì)算模型，得出了鼓式制動(dòng)器溫度場的三維分布狀況，對(duì)促進(jìn)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。2006年北京科技大學(xué)的寧曉斌采用有限元軟件ANSYS、對(duì)北京首鋼重型汽車制造廠32t重型汽車的鼓式制動(dòng)器進(jìn)行仿真計(jì)算，得出的鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能因數(shù)與試驗(yàn)測試結(jié)果基本相符。2007年吉林大學(xué)用ANSYS建立了制動(dòng)器的簡化零件模型，并對(duì)其進(jìn)行了接觸和熱分析，通過單場的形式仿真出了制動(dòng)器零件上的應(yīng)力場和溫度場。2008年馬訊和朱前進(jìn)運(yùn)用ANSYS對(duì)鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)鼓在各種工況下的溫升過程進(jìn)行了仿真分析，得到了一些有價(jià)值的結(jié)論。國內(nèi)外關(guān)于鼓式制動(dòng)器的專利也有很多，大致可分為摩擦材料、結(jié)構(gòu)形式和制造工藝三類，但均未涉及仿真手段與設(shè)計(jì)方法。國內(nèi)外制定的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大致分為名詞術(shù)語的定義、臺(tái)架試驗(yàn)方法和制動(dòng)性能要求三類，亦未涉及仿真手段與設(shè)計(jì)方法。國內(nèi)各類汽車設(shè)計(jì)手冊(cè)上給出的設(shè)計(jì)方法也基本處于經(jīng)驗(yàn)公式加安全系數(shù)的狀態(tài)。以上所述的國內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)鼓式制動(dòng)器性能、特別是對(duì)接觸和熱彈耦合的研究，代表了目前國內(nèi)外對(duì)鼓式制動(dòng)器研究的主要趨勢。國內(nèi)的研究不論是從動(dòng)力學(xué)方面還是從熱彈耦合方面來看，多是從單一物理場的角度進(jìn)行理論分析，尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。 ANSYS軟件介紹 ANSYS是目前世界頂端的有限元商業(yè)應(yīng)用程序，是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件：由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer, NASTRAN, IDEAS, AutoCAD等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAD工具之一。ANSYS主要技術(shù)特點(diǎn) ：ANSYS程序是一個(gè)功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)分析及軟件包，其特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)統(tǒng)一。ANSYS使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)模型數(shù)據(jù)及求解結(jié)果，實(shí)現(xiàn)前后處理、分析求解及多場分析的數(shù)據(jù)統(tǒng)一。（2）強(qiáng)大的建模能力。ANSYS具備三維建模能力，僅靠ANSYS的GUI（圖形界面）就可建立各種復(fù)雜的幾何模型。（3）強(qiáng)大的求解功能。ANSYS提供了數(shù)種求解器，用戶可以根據(jù)分析要求選擇合適的求解器。（4）強(qiáng)大的非線性分析功能。ANSYS具有強(qiáng)大的非線性分析功能，可進(jìn)行幾何非線性、材料非線性及狀態(tài)非線性分析。（5）智能網(wǎng)格劃分。ANSYS具有智能網(wǎng)格劃分功能，根據(jù)模型的特點(diǎn)自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格。（6）良好的優(yōu)化功能。（7）良好的用戶開發(fā)環(huán)境。ANSYS典型的分析過程由前處理、求解計(jì)算和后處理3個(gè)部分組成。前處理模塊主要有兩部分內(nèi)容：實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分。對(duì)于求解模塊，用戶可以通過定義分析類型、分析選項(xiàng)、載荷數(shù)據(jù)和載荷步選項(xiàng)，然后開始有限元求解。后處理階段是對(duì)前面的分析結(jié)果能以圖形形式顯示和