1、有限元分析的目的和內容
    在試驗分析中，沒有對環(huán)模使用壽命指標進行評價，沒有研究混合飼料經調質后的物料屬性對環(huán)模使用壽命的影響；因此，本文將在以上研究基礎上繼續(xù)對其進行仿真分析，找到仿真技術與試驗的結合點，尋求一種新的優(yōu)化方法，利用ANSYS對環(huán)模制粒機的關鍵部件進行結構靜力學、結構動力學、結構熱耦合分析，目的是以得到的平均應力作為環(huán)模制粒機使用壽命指標，與試驗指標粉化率、生產率、電耗等結合形成對環(huán)模制粒機的綜合評價，研究環(huán)模結構參數(shù)及物料屬性的變化對環(huán)模使用壽命的影響，完成對環(huán)模制粒機的整體優(yōu)化。
2、環(huán)模制粒機幾何模型的構建
    虛擬樣機的仿真技術主要包含兩個方面的內容：一是幾何仿真，即機構的幾何特性與裝配關系的仿真；二是系統(tǒng)性能及動力學特征的仿真。  幾何仿真是通過虛擬造型技術直觀而又準確的反映產品的幾何特征與裝配關系，進而進行早期的系統(tǒng)干涉分析和裝配檢驗，以便下一步的動力學仿真及系統(tǒng)的優(yōu)化分析，合理的幾何仿真是進行優(yōu)化設計的基礎和前提。
    本課題在CAD/CAE/CAM (Computer Aided Design，Computer Aided Engineering．Manufacturing)特征造型工具UG、有限元分析軟件ANSYS集成系統(tǒng)的基礎上，對環(huán)模制粒總成的仿真分析和優(yōu)化。
2.1UG系統(tǒng)環(huán)境
    UG (Unigraphics)是Unigraphics Solutions公司推出的集CAD/CAE/CAM為一體的三維設計平臺，廣泛的應用于各制造領域，它是一個全三維、雙精度的造型系統(tǒng)。它以世界上具有領先地位的Parasolid為內核，在產品的概念設計、機構分析、有限元分析、裝配、工程制圖、數(shù)據(jù)輸出等領域均有相應的功能模塊，尤其是在實體造型方面功能強大。
  UG具有以下特點：
  ·可以為機械設計、模具設計提供一套完整的設計、分析方案
  ·參數(shù)化功能可為零部件的系列化建模、裝配、分析提供強大的基礎支持
  ·UG能完成自由曲面在內的復雜模型的創(chuàng)建；
  ·強大的自上而下和自下而上的裝配功能；
  ·與ANSYS、IDEAS、SOLIDWORKS、PRO/E等的接口技術。
2.2 ANSYS系統(tǒng)環(huán)境
    ANSYS是一專用的有限元分析工具，其數(shù)值模擬和分析功能強大。
    在工程領域有許多力學問題和場的問題，都可以看作是一定邊界條件下求解微分方程，但只有在少數(shù)的簡單問題能求解。因此，在20世紀60年代，有限元法逐漸發(fā)展并成熟起來。ANSYS的數(shù)值模擬技術是在建立模型（數(shù)學模型和過程模型）的基礎上，對所模擬的客觀或理論系統(tǒng)進行定量的研究、試驗和分析，它既不是實驗方法，也不是理論方法，而是在大量的試驗基礎上，通過基本原理構建的一套數(shù)值計算模型。ANSYS處于有限元界的領導地位，被全球工業(yè)界廣泛接受，經過大量的實例驗證，在眾多的工程領域都有很好的可靠性。
  本課題通過ANSYS強大的數(shù)值模擬和后處理技術，對關鍵零件進行了結構動力學的分析，熱結構耦合分析，完成了對環(huán)模的結構優(yōu)化。
  ANSYS主要的技術特點及功能：
    ·能實現(xiàn)多場（結構、溫度場、流場、電磁場）的分析及耦合分析。耦合是指一耦合單元的分析結果可以作為其它單元的載荷約束；
    ．能實現(xiàn)前后處理、求解、及多場分析統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫；
    ·多物理場的優(yōu)化功能；
    ·強大的非線性分析功能；
    ·靈活、快速地針對不同問題的波前求解器、PCG求解器、以及專門用于BLOCK的特征求解器；
    ·多用戶的網格劃分技術，支持自由網格、映射網格、智能網格、自適應網格。
2.3環(huán)模制粒總成的三維實體建模
    UG Modeling建模模塊是一種基于特征和約束的新一代技術，結合了傳統(tǒng)建模和參數(shù)化建模的特點，具有交互建立和編輯復雜實體模型的能力。
2.3.1零件的建模及參數(shù)化
    1通過Form Feature（創(chuàng)建特征）模塊、Feature Operation(特征操作)、Edit Feature（編輯特征）模塊以及尺寸驅動技術實現(xiàn)實體建模。
    2環(huán)模等重要部件的參數(shù)化建模
    在后續(xù)研究工作中環(huán)模為主要的分析對象，在進行環(huán)模的結構優(yōu)化過程中需要反復調用環(huán)模實體，因此必須對其進行參數(shù)化的建模；UG參數(shù)化技術，涉及從零部件到組件，從組件到部件，從部件到產品的一系列過程。
    參數(shù)化技術就是利用特征建模方式創(chuàng)建零部件系列的模板，創(chuàng)建零件的數(shù)據(jù)庫，通過改變數(shù)據(jù)庫中的零部件參數(shù)快速而又準確地生成實體的過程。
    參數(shù)化的過程：
    1定義設計意圖
    ·選擇特征建模方式，建立特征關系（尺寸、附著性、位置、時序）；
    ·建立草圖約束，創(chuàng)建表達式（方程、條件）；
    ·建立零部件間關系；
    2確定建模方式
    根據(jù)設計意圖創(chuàng)建一個存在若干變量的，可以通過數(shù)值驅動的模型
    ·分析零部件各體素間的關系；
    ·分析自由參數(shù)，確定如何保證自由參數(shù)的變化；
    ·確定模型主特征及輔助特征及特征創(chuàng)建順序；
    ·利用表達式編輯器，提取自由參數(shù)，按照自由參數(shù)對部分表達式進行分 析；
    ·創(chuàng)建零件庫及模型并驗證。
2.3.2高級裝配
    在實現(xiàn)環(huán)模制粒總成的模型建立，采用自頂而上的裝配技術，首先進行子裝配。
1壓輥總成的裝配（如圖5.1壓輥總成子裝配）
    建立各零件之間的主要約束關系：
    壓輥軸與銷：Mate圓柱副…圓柱副、Distance平面…平面、Align
Datum_Plane---Datum_Plane;
    壓輥軸與軸承蓋：  Mate平面…平面、Align錐形…錐形、Align
Datum_Plane---Datum_Plane;
    軸承蓋和軸承：  Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副、Align
DatumL Plane---Datum_Plane;
    軸承和擋圈：  Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副、Align
Datum_ Plane---Datum_Plane;
    軸承與軸承蓋2:Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副、Align
DatumL Plane---Datum_Plane;
    壓輥與軸承蓋2：Mate圓柱副…圓柱副、Align Datum_Plane---Datum_Plane；
    螺母和壓輥軸：Mate圓柱副…圓柱副、Mate平面…平面、Align
DatumL Plane---Datum_ Plane.
2、壓輥總成與壓板的子裝配（如圖5.2壓輥總成與壓板的子裝配）
  建立的主要的約束關系；壓輥總成與壓板：Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱
副、Align Datum_Plane---Datum_Plane;
    3、壓輥與壓板總成和環(huán)模的子裝配（如圖5.3壓輥與壓板總成和環(huán)模的子裝配）
    建立的主要的約束關系：
環(huán)模與抱轂：Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副；
抱轂與后連接法蘭：Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副；
抱轂和環(huán)模：  Mate圓柱副…圓柱副、Mate錐形…錐形、    Align
DatumL Plane---Datum_Plane;后連接法蘭與壓輥總成：Mate平面…平面、Mate圓柱副…圓柱副；
4環(huán)模制粒總成總裝配f如圖  5.4環(huán)模制粒總成總裝配。