基于ANSYS與ADAMS的汽車舉升機仿真技術特性研究

張 娜，王 強，李 雯

(黑龍江工程學院)

1 汽車舉升機Pro/E三維實體模型的建立

Pro/ENGINEER是一個基于特征的三維建模軟件，注重于對三維實體的精確建模，包含了產品模型的體積、面積、重心、重量、慣性大小等。Pro/ENGINEER中零件模型的構造是由各種特征來生成的，零件的設計過程就是特征的累積過程。在Windows環(huán)境下，以三維建模軟件Pro/E為圖形平臺，建立汽車舉升機的三維實體模型并進行虛擬裝配及干涉檢查。

2 基于ANSYS軟件的有限元受力分析

將汽車舉升機三維實體模型通過專用模型數據轉換接口導入ANSYS，Pro/E與ANSYS之間的接口技術常用的有兩種:Pro/E與ANSYS集成接口和通過IGES(*.igs)格式文件導入。將導入ANSYS中的舉升機模型設置實常數、關鍵選項和各求解控制選項，給定初始條件、邊界條件及約束進行求解計算，獲得不同壓力場的應力、應變及位移分布狀況，針對應力較集中部位進行結構優(yōu)化設計分析。

以對雙柱式舉升機主立柱進行有限元分析為例，將在Pro/E中建立好的主立柱模型打開，然后點擊ANSYS下的ANSYSGeom菜單，點擊ANSYS軟件中的Plot下的Volume菜單，模型便會自動導入到ANSYS軟件中，然后對主立柱模型進行有限元分析。

(1)定義屬性。

單元屬性主要包括:單元類型、實常數、材料常數。典型的實常數包括:厚度、橫截面面積、高度、梁的慣性矩等。材料屬性包括:彈性模量、泊松比、密度、熱膨脹系數等。

(2)網格劃分。

ANSYS為用戶提供了兩種常用的網格劃分類型:自由和映射。自由劃分，體現在沒有特定的準則，對單元形狀無限制，生成的單元不規(guī)則，基本適用于所有的模型。自由網格生成的內部節(jié)點位置比較隨意，用戶無法控制。映射網格劃分要求面或體形狀滿足一定規(guī)則，它生成的單元形狀比較規(guī)則，適用于形狀規(guī)則的面和體。本載車板中主要采用自由網格劃分，模型自由劃分可采用以下途徑。

(3)加載求解。

ANSYS中載荷包括邊界條件和模型內部或外部的作用力。在結構分析中，載荷主要有:位移、力、壓力、彎矩、溫度和重力。主立柱選on aear/ALL DOF(全約束)，約束點在主立柱兩端采取面約束。

(4)查看結果及分析。

查看變形結果:變形結果可動畫演示，也可直觀觀察變形情況。

查看應力結果:立柱底端采取on aear/ALL DOF(全約束)，壓力加載在蓋板覆蓋處。

經有限元分析結論此立柱最大應力能夠達到多大，以判斷立柱是否符合使用條件。

3 基于ADAMS軟件的運動/動力學仿真分析

將汽車舉升機裝配模型通過專用的數據轉換接口導入到ADAMS，完成運動約束和運動激勵的定義，產生參數化的舉升機模型，獲得不同工況下舉升機的速度、加速度、升降耗時等狀況，針對存在缺陷的部位進行結構優(yōu)化設計分析，進一步提高舉升機的穩(wěn)定性及安全性，可以代替舉升機物理樣機的前期試驗，為舉升機設計提供理論參考。

4 仿真結論分析

與物理樣機實際工況及國家技術標準進行對比，針對結構設計存在的缺陷進行結構優(yōu)化設計分析。

依據有限元、虛擬裝配技術建立舉升機Pro/E三維實體模型，并進行虛擬裝配及干涉檢查，將關鍵零部件模型通過專用數據轉換接口導入ANSYS軟件進行有限元受力分析，將裝配模型通過專用數據接口導入到ADAMS軟件進行運動/動力學仿真分析，具體的操作流程程序如圖1。

利用計算機仿真技術，對汽車舉升機進行強度、剛度、穩(wěn)定性、可靠性及動態(tài)特性等方面進行研究與分析，修正設計上存在的缺陷并進行結構優(yōu)化設計分析，不僅可以為汽車舉升機的設計制造提供重要的理論依據，而且對于提高舉升機的安全性具有重大的現實意義。該項目的研究方法，也可應用于汽車舉升機新產品的研究開發(fā)中，可以縮短新產品研制周期，減少研制經費，提高設計精度和效率，與此同時該方法還可以被同類產品所應用與借鑒，經濟效益和社會效益顯著。

圖1 技術流程圖

:

［1］胡曉樂，吳曉，羅薇，等.基于ADAMS和ANSYS的液壓舉升機構優(yōu)化與結構分析［J］.機械設計與制造，2012，(4).

［2］王強，齊曉杰，張娜，柳靚楠.基于ADAMS和ANSYS載重車輛輪胎有限元分析［J］.交通科技與經濟，2009，(1).