基于ProE的机床运动仿真.doc

基于Pro/E的机床运动仿真 2008-04-08 11:52:08作者：来源：互联网浏览次数：198文字大小：【大】【中】【小】 一、前言 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术计算机仿真技术就应用计算机对系统的数学模型求解，以研究实际系统运行的性能的技术，由于计算机仿真是应用计算机中的数学模型做实验，与用实物做实验比较，具有经济、 . 一、前言 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术计算机仿真技术就应用计算机对系统的数学模型求解，以研究实际系统运行的性能的技术，由于计算机仿真是应用计算机中的数学模型做实验，与用实物做实验比较，具有经济、安全、实验周期短等特点。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术机床制造业是其它机械加工行业的基础行业，机床做为其它机械产品制造的基础、其作为母机作用的重要性是鲜而易见的。在机床的设计制造过程中引进仿真技术可以大大缩短机床的研发周期、降低机床的研发成本、提高机床的可靠性。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术本文通过对一简化机床从建立模型、装配、到机床运动仿真、分析的全过程，简述了仿真技术在机床行业机床设计过程中的应用。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术二、机床建模、装配、仿真、分析 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术2.1机床设计目标确定： VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术假设该机床要实现螺纹加工的功能 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术2.2设计目标分析 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术机床要实现螺纹加工，就要求，机床的主运动部分和工件进给部分有一个确定的传动关系， VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术1(主轴)UT1 = S VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术U-从主轴到丝杠的总传动比； VQk五轴加工技术T1-机床丝杠的导程（例如：CA6140型机床的T1=12mm）； VQk五轴加工技术S-被加工螺纹的导程； VQk五轴加工技术1(主轴)-主轴转动一转。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术由上式可知，改变U就能加工出不同的螺纹。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术最终由以上公式把机床模型简化为： VQk五轴加工技术齿轮组、蜗轮蜗杆传动组、齿轮齿条传动组； VQk五轴加工技术其中数U由齿轮组实现； VQk五轴加工技术参数T1由蜗轮蜗杆传动组、齿轮齿条传动组共同实现，也可由丝杠螺母组实现，本文采用前者。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术软件选择：Pro/ENGINEER,Pro/Mechanism VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术Pro/ENGINEER作为一款集成了将其转化为Pro/E中的关系式为： VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术r=DB/2 VQk五轴加工技术theta=t45 VQk五轴加工技术x=r*cos(theta)+sin(theta)*theta*pi/180 VQk五轴加工技术x=r*sin(theta)-cos(theta)*theta*pi/180 VQk五轴加工技术z=0 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术由以上公式在Pro/E中就可建立出一般正齿轮模型： 在建立了模型之后可以应用Pro/E中参数设计功能为齿轮各个尺寸参数建立关系，样就可由一个齿轮实现相同类型、不同尺寸齿轮的建模了。与之配合的正齿轮，只需修改一下参数中的数值就可完成建模。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术蜗轮、蜗杆、齿条的建模方法和步骤与正齿轮建模基本相同，仅仅是蜗轮、蜗杆、齿条所用的齿廓方程与正齿轮不同而已。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术蜗轮的齿廓方程为： VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术r=D5/2 VQk五轴加工技术theta=t*45 VQk五轴加工技术x=r*cos(theta)+sin(theta)*theta*pi/180 VQk五轴加工技术x=r*sin(theta)-cos(theta)*theta*pi/180 VQk五轴加工技术z=m*q/2 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术蜗杆的齿廓方程为： VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术1）螺线方程： VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术r=m*q/2 VQk五轴加工技术theta=t*tx*360 VQk五轴加工技术z=-t*la VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术2）渐开线方程： VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术r=D4/2 VQk五轴加工技术theta=t*60 VQk五轴加工技术x=r*cos(theta)+sin(theta)*theta*pi/180 VQk五轴加工技术x=r*sin(theta)-cos(theta)*theta*pi/180 VQk五轴加工技术z=0 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术齿条的剖面为一连续的梯形，建模较简单，无须方程。 就此实现了机床各个功能部件的建模。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术2.3.2装配、仿真、分析 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术首先在Pro/E的装配模块中对机构进行组装然后转入Pro/Mechanism中进行仿真分析，由于机构比较复杂、可能出现的错误比较多，所以采用部分装配再仿真、分析，仿真、分析数据正确后再加入新部件，再分析、仿真的方法逐渐由部分到整体的实现机床模型的正确建立。 在Pro/Mechanism中可进行的分析测量的量有：位置、速度、加速度、连接反作用、净负荷、冲力。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术在Pro/Mechanism中测量对模型各种运动参数进行测量，假如不符合要求，则重新建立模型，再次进行仿真、分析，直至模型达到设计要求为止。 由仿真、分析结果进行改进再仿真，直至达到设计要求，接着进行各部分功能细化，机床样机最终定型。 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术三、结论 VQk五轴加工技术VQk五轴加工技术本文借助Pro/E实现了对简化机床从建立模型、装配到仿真分析的全过程，最终实现了对机床样机的设计。借助像Pro/E这样的三维CAD软件和仿真技术，大大缩短了新