Proe/Creo设计优化之道:可行性与最优化分析

对模型进行可行性或最优化分析,就是在满足几何约束和性能约束的条件下,达到最佳的设计目标。可行性分析与最优化分析的操作过程大致相同,必须先确定出设计约束与设计变量,系统会寻找出可行的或者最佳的解决方案。以一个简单的例子进行介绍。
   

分析:对于下面的曲柄模型,为使曲柄在转动的过程中,产生最小的离心惯性力,使机器产生较小的或者完全动平衡,就必须通过机构的优化设计,希望通过改变模型的一些参数,使得整个零件的重心与它的旋转轴重心距离最短或者完全重合。
     

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图1

方法:

1.新建一个文件零件并点击拉伸命令在FRONT平面绘制如下的草绘,对称拉伸50mm。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图2


   
再次点击拉伸按钮,在FRONT平面绘制如下的草绘,对称拉伸300mm。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图4



完成。
   

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图6



2.接下来创建质量属性。点击【分析】-【模型】-【质量属性】,弹出下面的窗口。显示基准坐标系,选择零件的坐标系,并在密度值中输入:0.0078。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图7


我们立刻就获得了零件的质量属性。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图8



选择下面的特征选项,目的是将分析保存为特征,将分析的名称改为:MASS_CENTER。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图9


点击【特征】,在参数栏勾选下图所示的六个参数,点击勾号完成。其中的XCOG和YCOG是指重心(centre of gravity)的X和Y坐标值。
   

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图10


3.点击【分析】-【可行性/优化】命令,弹出下面的窗口。勾选【可行性】。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图11



点击“设计约束”区域中,单击“添加”按钮,分别选取曲柄的质心坐标值XCOG和YCOG,希望其离旋转中心的距离为0.

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图12

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图13


添加完成后如下图。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图14


在设计变量区域点击“添加尺寸”。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图15


选择下图黑色圆圈中的四个尺寸添加到设计变量中。点击【计算】按钮,进行计算。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图16



计算结束后,模型按分析结果进行更新生成,如下图所示。并在信息栏提示“未找到可行性解决方案”。我们可以从再生模型的尺寸看出,它们已经达到变量的最大值或者最小值,因此不是可行性或最优方案。我们需要对设计变量的上限和下限进行适当扩大,重新计算。
   

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图17


按照下图对设计变量进行重新设置。点击【计算】按钮,结束后,在信息栏提示“已找到可行解决方案”,说明这一次的分析是可行的并模型的尺寸发生了变化。
   

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图18

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图19


下图是原始模型和分析后的模型对比。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图20


4.仅从重心平衡角度考虑,上面的分析结果是完全可行的。若希望模型的体积或这质量最轻,还可以进行优化设计。勾选优化,按照下图进行设置,设计约束和设计变量均保持不变,点击计算按钮。

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图21



分析结束弹出下面的收敛图。
   

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图22



下图是在模型在满足重心和旋转轴重合的同时,在设计变量的范围内,具有最小体积的模型。
   

Proe/Creo可行性和最优化分析!的图23


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