基于ProE平台电力铁塔的参数化放样.pdf

基于 Pro/E 平台电力铁塔的参数化放样 李文彪, 谢峰, 徐斌, 韩慧 （ 合肥工业大学 机械与汽车工程学院， 安徽 合肥 2 3 0 0 0 9 ） 6 7 机械工程师2 0 0 6 年第 1 期 摘要:在对电力铁塔的工程图进行结构和尺寸分析后， 选定确定塔腿结构的 3 个重要尺寸( 腿部上底长 a ， 下底长 b , 以 及高度 h ) 为设计变量， 然后在 P r o / E里以这 3 个尺寸为参数确定铁塔的各个基本构件， 完成电力铁塔的放样装配。 关键词:电力铁塔；放样；角钢 中图分类号:T P 3 9 1 . 9文献标识码:A文章编号:1 0 0 2 - 2 3 3 3(2 0 0 6)0 1 - 0 0 6 7 - 0 2 制 造 业 信 息 化Ma n u f a c t u r i n gI n f o r ma t i o n a l i z a t i o n 1引言 铁塔通常是具有对称性的刚性桁架结构,铁塔放样 作为铁塔加工的前置程序,在铁塔生产中起着重要的技 术依据作用, 如果这道工序遇到困难, 不仅会延误整个铁 塔的生产, 而且会造成生产加工中的经济损失。因此, 搞 好放样工作具有十分重要的意义。 目前手工放样主要存在以下三个问题 4 :(1) 放样周 期长;(2) 实地放样存在误差;(3) 重复工作量大。 在计算机被广泛应用的今天,采用计算机来辅助放 样, 可以解决大量重复性的计算、 绘图等问题, 使放样人 员从繁杂的重复性劳动中解放出来,更能适应放样在生 产上的准确性、 科学性的紧迫要求。 2电力铁塔的结构和参数选择 2 . 1电力铁塔的结构 一 般 铁 塔 在 结 构上可以分为塔腿、 塔身、 塔头, 见图1。 纵观整个铁塔结构, 都是由角钢、 钢板用 螺栓紧固 联 接 而 成 的桁架结构。对组成 的材料, 通常根据其 在结构中的位置、 作 用 而 分 成 主 材 、 斜 材、 辅助材、 膈材、 连 接板等 几 种 类 型 的 构件。 2 . 2电力铁塔塔腿的基本尺寸和基本参数 如图2所示, 铁塔塔腿的基本参数为上底长a, 下底 长b和高度h。 因此,可以相应地确定塔腿的各个主材、斜材的长 度, 例如: L E B= (b - a) 2 2 + h 2 ! (1) L E A= (b - a) 2 4 + h 2 ! (2) c o s A B E = 1 2 +( 2 h b - a ) 2 ! (3) 3参数化放样装配建模与过程 放样装配过程如图3所示, 在P r o / E中以塔腿3个尺 寸为基本参数确定其余所有的主材长和斜材长,并相应 地确定合理的螺栓孔孔径和位置, 生成三维的实体零件, 接着再在P r o / E中调用这些零件,安排合理的装配顺序, 进行放样装配, 然后进行干涉检测和有限元分析, 给设计 提供参考信息。 3 . 1三维实体零件的建立与调用 由于所有母材和斜材都与塔腿3个参数相关,因此 只需通过改变P r o / E里的参数公式就可以生成所需的所 有零件。另外, 对于一些特殊的螺纹孔和销孔, 在不影响 ! 装配关系和精度的 情况下,适当进行 简化处理,等装配 完成后再在装配体 中修改, 在P r o / E中 按照装配顺序调用 这些零件,完成装 配。 图4是放样装 配完成后的模型。 3 . 2实体干涉分析 在实际装配过程中, 由于零部件的空间尺寸不明确, 加上装配作业中的操作误差,常常会造成装配件之间的 位置误差, 导致零部件相互干涉, 致使装配件损坏或者卡 死, 为了保证装配作业成功, 在虚拟装配完成后仔细检查 放样模型, 对出现干涉的零部件进行修正。 然后反馈到零 件工程图中, 便于工厂实际生产。 3 . 3有限元分析 由于铁塔结构复杂,在实际作业工作中必须考虑其 受力振动情况, 因此在P r o / E的有限元分析模块中对其进 行瞬态动力分析, 施加一定的动力载荷分析其振动情况, 通过调整材料或更换结构的方法来保证振动处于可控状 态之中。 4结论 随着虚拟装配技术的发展,虚拟装配将从根本上改 变传统的产品设计及制造模式, 在P r o / E环境中虚拟产品 原型, 代替实际产品进行实验, 对其可装配性进行评价, 从而使产品达到全局最优。 本文基于P r o / E平台对电力铁 塔的装配进行了参数化放样, 取得了较好的效果。 参考文献 1 祝凌云, 李斌. P r o / e n g i n e e r运动仿真和有限元分析M.北京: 人民邮电出版社,2 0 0 4 . 2 凌江春, 胡庆夕, 杨小兵, 方明伦.基于V e g a的虚拟装配研究 J.机械工程师,2 0 0 3,( 8 ):4 7 - 4 9 . 3 詹友刚. P r o / e n g i n e e r中文野火版教程-专用模块M.北京: 清 华大学出版社,2 0 0 4 . 4 徐绍忠, 王乘, 刘小虎, 朱广堂.铁塔C A D中的优化方法研究 J.计算机辅助工程,2 0 0 0,( 2 ) : 3 3 - 3 8 . 5 林清安. P r o / E N G I N E E RWi l d f i r e 2 . 0零件装配与产品设计M. 北京: 电子工业出版社,2 0 0 5 .( 编辑 昊天) 作者简介: 李文彪(1 9 8 1 -) , 男, 硕士研究生, 研究方向为机械制造计 算综合自动化。 收稿日期:2 0 0 5 - 0 8 - 1 8 ! 基于 A N S Y S的曲轴圆角滚压变形分析 彭和平 1 , 李志明 2 （ 1 . 江汉大学 机电与建筑工程学院， 湖北 武汉 4 3 0 0 5 6 ；2 . 武汉理工大学 机电工程学院, 湖北 武汉 4 3 0 0 5 6 ） 摘要:结合曲轴圆角滚压强化和校直专家系统的研究课题， 在对某曲轴厂生产的六缸曲轴进行结构分析与简化的基 础上, 用 A N S Y S工程软件对曲轴圆角滚压中的变形进行分析求解， 求出了在某载荷情况下应力、 应变分布及滚压强化 后的残余变形量， 这对曲轴滚压校直专家系统的建立具有重要的参考价值。 关键词:曲轴滚压；A N S Y S ；应力；应变；位移 中图分类号:T H 1 2 2文献标识码:A文章编号:1 0 0 2 - 2 3 3 3(2 0 0 6)0 1 - 0 0 6 8 - 0 3 Mo d e l i n g&S i mu l a t i o n建 模 与 仿 真 6 8机械工程师 2 0 0 6 年第 1 期 1引言 曲轴作为汽油机、 柴油机的核心零件之一, 它在工作 时承受着来自活塞、 连杆的交变冲击载荷, 使它极易发生 疲劳破坏。 大量理论分析和实践表明, 疲劳破坏发生的位 置大多在连杆颈、 主轴颈和曲柄连接的过渡圆角处, 必须 对曲轴的这些部位采取滚压强化工艺。经德国H E G E N - S C H E D T公司测定,球铁曲轴经滚压强化处理后寿命可 提高至2 8 0 %, 钢制曲轴经滚压强化处理后寿命可提高至 2 3 7 %。如图1所示是某六缸曲轴圆角滚压强化位置示意 图, 箭头所指为需滚压强化的部位, 需对该曲轴的7个主 轴颈和6个连杆轴颈的过渡圆角进行滚压强化。 曲轴滚压强化是在过渡圆角处采用滚压轮加压、 旋 转进行机械强化, 当滚压力撤除后, 在圆角部位形成残余 压应力, 可抵消或部分抵消曲轴圆角部位的工作拉应力, 从而提高曲轴抵抗交变应力的能力,大幅度提高疲劳强 度, 延长曲轴使用寿命 2 。如图2所示为曲轴圆角实施滚 压强化工艺示意图。 在曲轴圆角滚压变形的研究中, 由于曲轴形状复杂, 进行弹塑性分析是十分困难的, 也是不现实的。近年来, 在计算机技术和数值技术分析方法支持下发展起来的有 限元分析 (F E A,F i n i t e E l e m e n t A n a l y s i s) 方法为解决复杂