CAD/CAE技術在汽車衡秤臺結構設計的應用研究
近年來,隨著運輸車輛的類型不斷增多,裝載能力的不斷提高,對汽車衡的承載能力提出了更高的要求,而汽車衡秤臺是承載貨物的主要設備,因此秤臺結構的設計尤為重要。目前,國內技術上與國外還有很大的差距,再者全鋼結構的電子汽車衡結構形式也很多樣,所要研究的問題也很多,然而,參考大部分參考資料后,發現對汽車衡電子系統這一塊人們研究的較多。對于秤臺結構,只是在使用和維護上很關注,結構設計只是僅憑經驗,以及參考一下國外的技術,最重要的是沒有一個統一的標準和規范。
本課題利用大型通用有限元分析軟件ANSYS,對某公司SCS系列模擬式電子汽車衡秤臺的結構進行數字化設計與分析。經過對數字化設計及優化技術的系統研究,針對該公司對產品設計不規范,導致成本較高,利潤下降,市場競爭力降低的狀況。運用大型通用軟件對該產品進行有限元分析及結構參數優化設計,從而優化產品的結構,可以提高產品的市場競爭力。改變通常的設計方法,通常的設計思想是對設計的方案進行多次修改、計算。工作量很大,而且效果不是很好,利用先進的CAD/CAE技術,采用APDL語言建立汽車衡秤臺結構的數學模型,再調用CAE優化設計模塊,設定目標函數、設計變量、狀態變量,最后通過計算機的自行運算可以得出U型結構秤臺尺寸的最優組合,從而為結構改進的提供參考。對于本課題的研究,具體做了以下幾個方面的研究:
1.了解SCS系列電子汽車衡秤臺的結構以及工作原理,并建立其力學模型;
2.針對SCS系列電子汽車衡秤臺結構,設計并推導其截面慣性矩公式;
3.借用有限元分析工具,分析其在不同載荷工況下的受力情況;
4.利用有限元分析模塊中的APDL語言,建立了其參數化的有限元模型;
5.根據機械設計的優化原理,建立了其數學優化模型,并進行了優化分析計算;通過以上幾個方面的分析計算,以及通過實驗測試數據的比較,提出了一種結構改進的思想,最終確立了秤臺的結構尺寸。與原秤臺相比較,秤臺的質量降低了14.7%,同時也驗證了本課題研究方法的可靠性,對于工程實際問題,具有很大的指導意義。