E香皂冷打印机构的虚拟设计与运动分析.pdf

第 8期 2 0 1 1 年 8月 机械 设 计 与制 造 Ma c h i n e r y De s i g n Ma n u f a c t ur e 3 7 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 1 0 8 0 0 3 7 0 2 基于 P r o E香皂冷打印机构的虚拟设计与运动分析 术 龚晓燕居志兰陈厚军 南通大学 机械工程学院 南通 2 2 6 0 1 9 Vi r t u a l d e s i g n a n d mo t i o n a n a l y s i s o f s o a p t h e r ma l p r i n t me c h an i s m b a s e d O n Pr 0 E G O N G X i a o y a n J U Z h i l a n C H E N Ho u j u n S c h o o l o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g N a n T o n g U n i v e r s i t y N a n t o n g 2 2 6 0 1 9 C h i n a 摘要 在产品的开发竞争 日 益激烈的今天 为缩短产品的研发周期 利用软件对产品进行虚拟 设计已经成为一种趋势 在所有设计环节中 机构的运动仿真是产品开发设计过程中的重要环节 基于 P r o E软件的高级功能 实现 了香皂冷打印零部件的三维造型设计及冷打印机构虚拟设计及运动仿真 对冷打印机构的虚拟装配 干涉检查和运动仿真分析表明 运动模拟与实际机构运动相吻合 能够达到 机构的运动要求 为机构优化设计提供了一种简明有效的思路 关键词 共轭凸轮 冷打印 运动仿真 虚拟装配 A b s t r a c t N o w a d a y s w i t h t h e i n c r e a s i n g c o m p e t i t i o n i n p r o d u c t d e v e l o p m e n t v i r t u a l d e s i g n w i t h s o f t w a r e f o r t h e p r o d u c t h a s b e e n a t e n d e n c y i n w h i c h k i n e m a t i c s s i mu l ati o n i s a n i m p o r t a n t p a r t A 3 D 一 o d e 2 一 i n g d e s ig n v i rt u al d e s ig n k i n e m at ic s s i m u l at io n f o r s o a p t h e r m al p r i n t m e c h a n i s m h a v e b e e n a c h ie v e d s u c c e s s f u l l y b ase d o n adv a n c e d f u n c t i o n s o fP r o E s o f t w a r e T h r o u g h v i r t u al a s s e m b l i n g i n t e r e n c e d e t e c t i n g and k in e m a t i c s i m u l at i o n ana l y z i n gof t h e m e c h ani s m a c o n c l u s io n is d r a w n t h a t i s t h e r e s u l t ofm o t i o n s i m u l at i o n i s i n a c c o r d a n c e w i t h t h e a c t u al m o t i o n w h i c h c a n o f f e r a n e w e f fi c ie n t a n d C O l w e n ie n t w a y f o r o pt i mi z e d d e s i g n Ke y w o r d s C o n j u g a t e c a m T h e r ma l p r i n t Mo t i o n s i mu l a t i o n V i r t u a l a s s e mb l y 中图分类号 T H1 2 T P 3 3 4 8 文献标识码 A 1引言 在香皂成型生产线中 冷打印机构是核心设备 香皂成品的 感观质量 如香皂外表面是否光滑 富有光泽 是否有明显的合模 飞边 皂上的图案是否清晰 主要取决于香皂冷打印机l 以香皂的冷打印运动为研究对象 利用 P r o E软件的功能仿 真模块对香皂的冷打印动作进行模拟仿真 在冷打印机构中 采 用香皂冷打印工艺 冷却介质 在水中加入丙二醇可将液体水保 持在一 1 6 而不结霜冰 在经过重新设计改制的香皂模具内部不断 进行工作循环 在打印成型过程中 可促使香皂外表面速冷 从而 使皂体外表面变得较为硬实而光滑 提高香皂的外观质量 增强 产品的市场竞争力 2机构零件的设计与装配 2 1共轭凸轮的设计 两组完整的凸轮机构 同类构件相互刚性连接 分别控制同 一 从动件运动规律中的推程和回程 其中刚性连接的两个凸轮称 为共轭凸轮目 参照样机中的凸轮机构 利用三坐标测量仪测出凸轮关键 点的空间坐标数据 利用编译软件 v B 对测得的坐标数据进行 编译 转化为 i b l 文件格式 利用 P r o E软件提取上步中创建的 i b l 文件数据得到凸轮的轮廓线 拉伸后得到凸轮的模型 对凸 轮模型添加孔 颜色特征完成凸轮的设计 如图 l 所示 a 共轭凸轮 1 b 共轭凸轮 2 图 1共轭凸轮组 2 2基于 P r o E机构的虚拟装配与干涉分析 2 2 1虚拟装 配 虚拟装配技术是在虚拟设计环境下完成三维实体模型的最 终设计 它是按照一定的约束条件或连接方式 将各零件组装成 一 个整体并能满足设计功能的过程 而这个经过虚拟装配后的模 型总是要满足特定的功能 因此溶入仿真技术来评估和优化模 型 通过使用 P r o 软件来对它进行仿真分析 能够模拟真实环 境中的工作状况并对它进行分析和判断 以及早发现设计缺陷和 潜在的失败可能 提前进行改善和修正 完成冷打印机构的零部件建模之后 对其进行虚拟装配 按 照香皂冷打印机实际运动情况 选择了打印机中的传动凸轮组与 摆杆啮合传动情况进行仿真装配 零件的虚拟装配是依靠所选择 的面以及特征来约束零件的 运用匹配 对齐 插入 坐标系等约 束功能和刚性 销钉等连接类型进行装配 如图2所示 装配好的 共轭凸轮啮合摆杆的传动装置模型 来稿日期 2 0 1 0 1 0 3 0 基金项目 南通市应用研究项目 K 2 0 0 9 0 2 1 南通大学自 然科学基金 0 8 Z 0 1 8 3 8 龚晓燕等 基于P r o E香皂冷打印机构的虚拟设计与运动分析 第 8 期 图 2共轭凸轮啮合摆杆传动装置 图 3全局干涉 2 2 2 干涉分析 利用P r o E中的机构模块 对上述共轭凸轮啮合摆杆传动装 置进行全局干涉分析 选择全局干涉单选按钮后点击运行 检查 出几处干涉部位 并以红色加亮在模型中显示 如图3 所示 我们 根据干涉位置和情况找出干涉原因 及时将存在的错误加以修 改 直至干涉消失为止 这样我们就可以通过干涉检验发现零件 设计图样的缺陷 尽可能的把设计错误消除在制造前 减少损失 针对香皂冷打印机构的传动部件进行了 C A D设计及虚拟装配 并对装配件做了全局干涉分析 3机构的传动原理与运动分析 3 1共轭凸轮组传动 共轭凸轮组 1 2 3 通过螺钊 与销按设计角度组合 通过涨紧 套与凸轮轴连接 如图4 所示 凸轮组 1 推动空套在从动轴 1 3 上 的摆杆 1 4 带动与之相连接的 1 0 作往复旋转运动 并由连杆将运 动传递给皂条原料送料机构 实现自动送料动作 凸轮组 2 推动摆 杆9 并由平键与从动轴连接 带动曲柄 6 1 2 作往复旋转运动 并 由连杆 5 1 1 将运动传递给取皂块系统 完成成品皂的吸取脱模和 翻转放皂动作 凸轮组 3 推动空套在从动轴上的摆杆 8 带动与之 相连接的曲柄 7 作往复旋转运动 并由连杆 4 将运动传递给下模 翻转机构 完成下模水平打印和翻转6 0 的脱模动作 图 4共轭凸轮传动系统图 1 2 3 凸轮组 1 2 3 4 7 l 0 下模翻转连杆组 5 6 1 1 1 2 取皂连杆组 8 9 1 4 摆杆组件 3 2皂条原料送料系统 凸轮组 1 推动空套在从动轴上的摆杆 带动曲柄 2作往复 旋转运动 由连杆推动送料平台沿安装在凸轮箱底部的直线导轨 1 作往复直线运动 送料真空吸盘 4安装在送料转轴上 送料转 轴与送料平台以轴承相连接并可 自由转动 通过小连杆与滚子相 连接 滚子在特殊设计的导向槽板 3 如图 5 所示 中运动 带动 取皂转轴作 9 O 翻转动作 完成真空吸盘吸放皂条的动作 a 图5香皂打印机皂条送料装置 1 直线导轨 2 连杆 3 导 向槽板 b 4 真空吸盘 3 3上模往复直线运动的实现 设计的立式冷打印机采用了与滚子配合的共轭凸轮机构 如图6所示 曲柄 2与凸轮轴 4 通过涨紧套相连接 并随凸轮轴 作3 6 0 的旋转运动 根据曲柄连杆机构的原理 带动连杆 1 摇臂 6 使摇臂 6 绕安装在机架上的固定轴作往复摆动 并通过连接螺 杆和连接套 带动上模沿安装在机架上的直线导轨只作上下往复 直线运动 由安装在上模滑块上的上模 3 安装在下模座上的下 模完成香皂打印动作 图 6上模往复直线运动图 1 连杆 2 曲柄 3 上模 4 凸轮轴 5 连接螺杆 6 摇臂 3 4 自动取放皂动作的实现 a 图7冷打印机自 动取放皂机构 1 2 3 连杆 4 转模 下模 5 导向座 6 取皂转轴 7 直线导轨 8 导向槽 图 b 所示 凸轮推动摆杆带动曲柄作往复旋转运动 由连杆 3推动导 第 8 期 2 0 1 1 年 8月 机 械 设 计与 制造 Ma c h i n e r y De s i g n Ma n u f a c t u r e 3 9 文章编号 1 0 01 3 9 9 7 2 0 1 1 0 8 0 0 3 9 0 3 纯电动汽车车架设计及有限元分析 术 邵超城 刘 强 龙飞永 广东工贸职业技术学院 广州 5 1 0 5 1 0 z 中山大学 工学院 广州 5 1 0 0 0 6 De s i g n a n d f i n i t e e l e me n t a n a l y s i s o n e l e c t t i c v e h i c l e c a r r i a g e S HA O C h a o c h e n g L I U Q i a n g 2 L O N G F e i y o n g G u a n g d o n g C o l l e g e o f I n d u s t ry a n d C o m me r c e G u a n g z h o u 5 1 0 5 1 0 C h i n a C o l l e g e o f E n g i n e e r i n g S u n Y a t S e n U n i v e r s i t y G u a n g z h o u 5 1 0 0 0 6 C h i n a 摘 要 车架是电 动汽 整车的主要受力基体部分 其受力 状态 复杂 设计难度较大 采用 有限元 方法可以对车架的静动态特性进行较为准确的分析 对车架结构设计提供指导 在采用铝合金材料的 l低速纯电 动汽车轻量化车架的设计中 分别运用C a rl a 造型软件和H y p e r M e s h 前处理软件建立了车架 的三维实 体模型和有限元前处理模型 利用A N S Y S 软件对所设计的车架进行了 强度刚度分 析 模态分 析 通过分析计算 验证了车架的强度要求 找出了车架中局部变形和应力过大区域 为车架结构改进 i提供了重要依据 关键词 电 动汽车车架 有限元分析 I H y p e r M e s h A N S Y S A b s t r a c t E l e c t r ic v e h i c l e c a r r i a g e i s n v e h i c le m a i n b e ar i n g c o m p o n e n t w h ic h b e ar i n g s t a t e is c o m p l e x a n d is d if fi c u l t t o d e s ig n T h e r e f o r e a fi n i t e e le m e n t m e t h o d is p r o p o s e d to b e a p p l i e d in t h e s t at ic i and d y m u n i c a n a l y s i s w h i c h w i l l p r o v i d e g u i d a n c e i n d e s i gn o f c ar r iag e s t r u c t u r e I n d e s ig n i n g lo w s p e e d l l ig h t w e ig h t c a r r i ag e f o r e l e c t r i c v e h i c l e w i t h a l u m i n u m al lo y b y a p p l y in g C a t i a m o d e l in g s of t w a r e a n d H y l p e r M e s h S oj t W ar e 口 t h r e e d i m e n s io n al s o l i d m o d e l a n d a fi n i t e e l e m e n t p r o c e s s i n g m o d e l w e r e b u i lt s e p a r at e 8 th e t r e n g th an d m o d al an al y s is w e r e c ar r i e d w i t h A N S Y S s of t w a r e T h r o u g h a n al y s is t h e s t r e n g t h r e q u i r e m e n t s a r e v e r ifi e d and th e p arts w i t h s e v e r e l o c al d e f o r m at io n and s t r e s s a r e f o u n d w h ic h p r o v i d e s a n i m p o r t ant b a s is f o r c ar r i age s t r u c t u r e im p r o y e m e n t l K e y w o r d s E le c t r i c v e h i c l e f r a me F i n i t e e l e me n t a n a l y s i s H y p e r Me s h A N S Y S 中图分类号 T H1 2 U 4 6 9 7 2 文献标识码 A 1 己I 言 节能效果好的新能源汽车 已 得到各国政府及各大汽车厂商的重 面对资源和环境的双重压力 纯电动汽车作为一种零排放 视 车架是电动汽车主要受力基体部分 设计中必须保证车架 来稿日 期 2 0 1 0 1 0 1 8 女 基金项目 教育部博士点基金 2 0 1 0 1 7 1 2 0 0 0 3 广州市科技计划应用基础研究项目 1 0 2 3 0 1 1 6 9 9 向座 5 沿安装在机架上的直线导轨7作往复直线运动 取皂块真 空吸盘安装在取皂转轴上 取皂转轴与导向座5以轴承相连接并 可自由转动 通过小连杆与滚子相连接 滚子在特殊设计的导向 槽板 8中运动 如图7 b 所示 带动取皂转轴作 6 0 翻转动作 完 成真空吸盘吸 放皂动作 3 5下模翻转动作的实现 凸轮推动摆杆 带动曲柄作往复旋转运动 由连杆 2推动下 模曲柄绕着下模