電子汽車衡結構設計與應用

    隨著電子汽車衡市場化，企業間的竟爭主要為電子汽車衡產品性能和制造成本，這就決定設計人員要具有豐富的專業設計經驗和創新能力來實現這兩目的。CAE技術是zui近幾十年才開始在我國推廣，它在產品設計創新、縮短開發周期、降低成本等方面發揮了巨大作用，并取得了明顯的經濟效益。CAE 技術采用虛擬分析方法對結構(場)的性能進行模擬（仿真），預測結構（場）的性能，優化結構（場）的設計，及早發現產品設計缺陷，為電子汽車衡產品研發提供指南，為解決實際工程問題提供依據。

   1、本項目是以SCS－3×5/34.5t 電子汽車衡結構件為研究對象，首先用傳統算法對其強度、剛度進行分析，其次再利用有限元技術對其強度、剛度進行分析并提出結構改進方案。由于電子汽車衡結構件較為復雜，有限元分析軟件 Hyperworks 對分析產品數字模型的建立較為困難，我們可以通過專業模型構建軟件，如UG、Pro-e、CATIA 等完成此項工作，輸出igs、step、x_t 文件等轉換文件，在調入有限元分析軟件Hyperworks，對不關心部位進行處理及簡化后求解。

   2、傳統的產品設計是根據個人經驗或借鑒他人經驗，其可靠性較低，便對產品進行初步設計，生產物理樣機。然后對樣機進行針對性的試驗測試，若樣機不能體現期望性能特征，設計人員則應尋求設計改進以彌補這一差異，重復進行“設計—建立—測試”這一循環過程，直到產品的zui終設計達到規定的技術要求為止。這種方法的時間和成本都較難掌控，它們大部份都用在反復的設計、試驗測試中，但zui終的結果不一定是*的方案。而 CAE 技術，它替代了試驗測試這一環節，根據測試要求進行模擬，從分析結果中找出不合理的地方反饋給設計人員，以指導設計修改，使產品達到*的狀態，實現產品創新。它能夠以zui短的時間和zui低的成本在計算機上完成產品的優化設計與測試。

   3、將某個工程結構離散為由各種單元組成的計算模型，這一步稱作單元劃分。離散后單元與單元之間利用單元的節點相互連接起來；單元節點的設置、性質、數目等應視問題的性質，描述變形形態的需要和計算進度而定（一般情況單元劃分越細則描述變形情況越，即越接近實際變形，但計算量越大）。所以有限元中分析的結構已不是原有的物體或結構物，而是同新材料的由眾多單元以一定方式連接成的離散物體。這樣，用有限元分析計算所獲得的結果只是近似的。如果劃分單元數目非常多而又合理，則所獲得的結果就與實際情況相符合。

   4、選擇位移模式，在有限單元法中，選擇節點位移作為基本未知量時稱為位移法；選擇節點力作為基本未知量時稱為力法；取一部分節點力和一部分節點位移作為基本未知量時稱為混合法。位移法易于實現計算自動化，所以，在有限單元法中位移法應用范圍zui廣。

   5、當采用位移法時，物體或結構物離散化之后，就可把單元總的一些物理量，如位移、應變和應力等由節點位移來表示。這時可以對單元中位移的分布采用一些能逼近原函數的近似函數予以描述。通常，有限元法我們就將位移表示為坐標變量的簡單函數。

   6、分析單元的力學性質，根據單元的材料性質、形狀、尺寸、節點數目、位置及其含義等，找出單元節點力和節點位移的關系式，這是單元分析中的關鍵一步。此時需要應用彈性力學中的幾何方程和物理方程來建立力和位移的方程式，從而導出單元剛度矩陣，這是有限元法的基本步驟之一。

   7、材料選擇，在汽車衡行業，所用的材料主要是Q235U型鋼材，其優良的焊接性、耐腐蝕性、韌性等優點被用于工程結構。在實際使用中稱臺四個角分別安裝有一個橋式數字傳感器，每個傳感器由四個螺栓連接到傳感器支承鐵上，并由限位器進行水平方向的限位（即縱向為X，橫向為Y）。

   8、利用大型有限元分析軟件HyperWorks對模型進行前處理、求解、后處理。由于它具有強大的有限元網格劃分、模型連接前處理功能和后處理功能，對于模型結構小改動，并不需要重新對模型進行處理，如上分析中增加橫向連接板、底板時，只要增加所需零件，并運用焊接單元cweld 進行連接。這大大提高了我們的工作效率，并能快速地對模型進行局部修改和驗證。

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