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在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，對(duì)鋼板的需求越來越傾向于高質(zhì)量、良好的特性及輕量化，而基于輕量化的要求，鋼板及高強(qiáng)度鋼板被更多地使用。由于汽車覆蓋件大都是大型薄板沖壓件，其相對(duì)剛度，板厚與零件的最大輪廓尺寸之比非常小，從而導(dǎo)致其剛度比較差。目前，對(duì)汽車車身剛度的實(shí)驗(yàn)仍然是汽車車身開發(fā)過程中的一個(gè)不可替代的重要環(huán)節(jié)。正是在此工業(yè)背景的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)汽車覆蓋件剛度的測(cè)量受到越來越多的關(guān)注，而固定式剛度測(cè)試儀正是針對(duì)大型汽車覆蓋件剛度測(cè)量的高精度測(cè)量?jī)x器，所以需要對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的有限元分析。
固定式剛度測(cè)試儀初定方案。固定式剛度測(cè)試儀初定方案為豎直滾珠絲杠在機(jī)架右端，通過豎直絲杠上端步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)橫梁升降，加載系統(tǒng)位于橫梁上，通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)可在橫梁導(dǎo)軌上左右移動(dòng)。數(shù)值模擬相關(guān)參數(shù)主要指剛度測(cè)試儀幾何簡(jiǎn)化模型中各部分的材料屬性。材料屬性是與幾何模型無關(guān)的本構(gòu)關(guān)系，典型的材料特性包括彈性模量、密度、熱膨脹系數(shù)等，不涉及熱分析求解，且所有材料均為線性材料。
機(jī)架上螺栓連接和銷連接對(duì)整體結(jié)構(gòu)的剛度影響較小，其連接處均簡(jiǎn)化為剛性連接，豎直滾珠絲杠連接的步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器等簡(jiǎn)化為集中力為294N，方向垂直向下，加載系統(tǒng)重241N，方向垂直向下，橫梁圓管上滾珠絲杠、步進(jìn)電機(jī)等的重力均勻分布到橫梁上，則橫梁圓管的等效密度為： 10.4xe3 kg/m3，兩邊立導(dǎo)柱和橫梁圓管兩端的滑套之問定義為面接觸，材料分別為45鋼和錫青銅，摩擦系數(shù)為0.1。
機(jī)架有限元模型均選取Solid95單元，機(jī)架的網(wǎng)格劃分采用映射網(wǎng)格和自由網(wǎng)格相結(jié)合的方式，網(wǎng)格劃分后的有限元模型。
分析的目的主要是考慮豎直滾珠絲杠位于機(jī)架右端是否會(huì)由于橫梁兩端錫青銅襯套與立導(dǎo)柱之問的摩擦較大且不均而導(dǎo)致橫梁不能平穩(wěn)升降。又因錫青銅襯套和立導(dǎo)柱之問的摩擦力與壓力成正比，因此選取錫青銅襯套為分析對(duì)象。橫梁升降時(shí)為空載，在此選取加載系統(tǒng)分別位于橫梁導(dǎo)軌的左端、中問和右端時(shí)對(duì)錫青銅襯套進(jìn)行應(yīng)力分析。初定方案錫青銅襯套的應(yīng)力云圖。
優(yōu)化后，豎直滾珠絲杠位于機(jī)架中問部位，整體結(jié)構(gòu)對(duì)稱。有限元分析時(shí)，機(jī)架有限元模型的單元類型選取、幾何模型簡(jiǎn)化原則、網(wǎng)格劃分均和初定方案相同。為了驗(yàn)證優(yōu)化方案的合理性，同樣以橫梁兩端錫青銅襯套所受的應(yīng)力為分析對(duì)象。
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