有限元分析

第3章 绞车卷筒建模与有限元分析

3.1绞车卷筒建模 3.1.1 UG NX软件介绍

UG NX是美国UGS公司PLM产品的核心组成部分。Unigraphics Solutions公司（简称UGS）是美国一家全球著名的MCAD供应商。PLM Solutions 可以提供具有强大生命力的产品全生命周期管理（PLM)解决方案。包括产品开发、制造规划、产品数据管理、电子商务等的产品解决方案，而且还提供了一整套面向产品的完善服务。UG软件为汽车与交通、航空航天、日用消费品、通用机械以及电子工业等领域通过其虚拟产品开发（VPD)的理念提供多极化的、集成的、企业级的包括软件产品与服务在内的完善的解决方案。

UG由19版开始改为NX1.0，此后又相继开发了NX2，NX3等。UG NX的每一个版本均是对前一个版本的更新，在功能上有所增加。伴随着UG版本的不断更新和功能的不断补充，促使该软件朝着专业化和智能化的方向发展，其主要技术特点如下。

（1）智能化的操作系统

UG NX 具有良好的用户界面，绝大多数功能都能通过图标来实现，并且在进行对象操作时，具有自动推理功能。同时，在每个操作步骤中，在绘图区上方的信息栏和提示栏中将有提示操作信息，便于用户做出正确的选择。

（2）建模的灵活性

UG NX 是以基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，能用参数驱动。并且该软件具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAM/CAE等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。

该软件采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何模型与参数化建模融为一体。并且在曲面建模设计领域中，曲面设计采用非均匀

有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型，体现了UG NX 的极大地优越性。

(3)集成的功能设计功能

UG NX 出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图，并且能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉子说明等。此外还可直接对实体进行旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工具图的实用性。

（4）开放的产品设计功能

UG NX 以Parasolid 为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名CAD/CAM/CAE 软件均以此作为实体造型基础。此外，该软件还提供了界面良好的二次开发工具GRIP和UFUNC，并能通过高级语言接口，使UG 的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合。

CAD/CAM/CAE三大系统紧密集成。用户在使用UG强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配及创建工程图等功能时，可以使用CAE模块进行有限元分析、运动分析和仿真模拟，以提高设计的可靠性：根据建立起的三维模型，还可由CAM模块直接生成数控代码，用于产品的加工。

UG NX 系统提供了各种复杂零件的粗精加工，用户可以根据零件的结构，加工表面形状和加工精度要求选择合适的加工类型。在每种加工类型中包含了多个加工模板，应用各加工模板可快速建立加工操作。在交互操作过程中，用户可在图形方式下交互编辑刀具路径，观察刀具的运动过程，生成刀具位置源文件。同时应用其可视化功能，可以再屏幕上显示刀具轨迹，模拟刀具的真实切割过程，并通过过切检查和残留材料检查，检测相关参数设置的正确性。

UG NX 强大的加工功能由多个加工模块组成。常用的模块有CAM基础。后置处理、车加工。型芯和型腔铣削、固定轴铣削、清根切削，可变轴铣削，顺序铣切削、制造资源管理系统、切削仿真、线切割、图形刀轨编辑器、机床仿真、NURBS(B样条）轨迹生成器等子模块。

4.1.2建立托辊几何模型

为了方便后面用ANSYS进行有限元分析时对辊皮的网格划分，将原本与托辊皮焊接在一起的轴承座分开建立，然后分别进行分析。

建立卷筒皮，轴承座，轴承模型，并生成装配图，分别如图4-1、4-2和图4-3所示。

图

4-

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图4-3 轴承座旋转实体模型

图

4-4 轴承实体模型