插床导杆机构的设计造型与运动学仿真

2 0 1 5年 2月 第 4 J 4卷 第 2期 机械设计与制造工程 Ma c h i n e De s i g n a n d Ma n u f a c t u rin g En g i n e e ri n g Fe b 2 01 5 Vo 1 44 No 2 D O I 1 0 3 9 6 9 j i s s n 2 0 9 5 5 0 9 X 2 0 1 5 0 2 0 0 3 插床导杆 机构 的设计造 型与运动 学仿真 张惜君 周 琦 1 江苏省江阴中等专业学校 机 电工程系 江苏 江阴2 1 4 4 0 0 2 江阴职业技术学院 机电工程系 江苏 江阴2 1 4 4 0 5 摘要 首先根据插床 运动机构的设计要 求 进 行 了插 床导杆机构 的设 计与尺寸计算 然后运 用 P r o E软件进行导杆机构的结构设计与造型 最后在 A D MA S环境 中建立该机构 的虚拟样机模 型 对机构的实际工况进行 了仿真分析 得到 了相 关的工作特性 曲线 并重点分析 了插 削长度 运 动过程 中的加速度和导杆摆角以及施加载荷情况等主要参数对机构运动的影响 对比仿真结果 与设计要 求 两者数据基本一致 验证 了该设计的准确性 关 键词 导杆 机构 设 计 造 型 运 动仿 真 中图分类号 T P 3 9 1 9 T H1 2 3 l 文献标识码 A文章编号 2 0 9 5 5 0 9 X 2 0 1 5 0 2 0 0 0 8 0 4 传统的机械设计是在理论计算 的基础上 以经 验和物理样机的反复测试 发现设计缺陷并不断改 进设计 从而获得满足设计要求的产品 整个设计 过程周期长且花费巨大 严重制约 了企业研发成本 的降低和产品质量的提高 为了克服这种弊端 提 高市场竞争力 越来越多的企业在新产品研发中采 用虚拟样机技术 以缩短新产 品的研制周期 降低 设计成本 1 插床导杆机构 的设计 本次研究对插床主运动机构的工作特性要求 如下 插刀切 削行程 3 5 0 ra m 行程 速 比系数 k 2 最大切削阻力 F 7 8 0 k N 在插床的设 计要求中 2要求机构从动件空回行程速度快 于工作行程的速度 从而提高插削效率 图 1 所示 为导杆机构运动简图 曲柄 A B通过滑块 带动连 杆 B D绕 C点在一定 的角度范围内摆动 通过连杆 D E推动滑块 E上下运动 从而实现滑块 插刀 的 往复运动 机构的总体设计符合插床切削运动的要 求 机构中各构件 的精确尺寸值 需通过点 A B c D E的坐标值确定 由行程速 比系数 k即可知极 7 1 位夹角0 l l j 本次设计方案中0 1 8 0 E1 一 1 1 0 2 图 1 导杆机构极限位置 简图 6 0 而在摆动导杆机构中 机构的极位夹角 0等于 摆杆的夹角 由三角几何关系即可推导得 出 曲 柄 A B在极限位置时与水平面的夹角 o t 6 0 对于 4 B 1 或 B 2 C D 1 或 E l 或 点 的坐标 均假设 z向的坐标值为零 几个点的坐标如 下 4 c s i n c t J c o s 0 0 B c s i n t L a 船 s i n o t 0 c o 0 0 D Ht a n H 0 E 一 0 此外 为了防止曲柄 A B在旋转时 因 C B杆过 短而导致 日点滑块滑落 在设计时应考虑留有一定 的余量 因此在 C B杆上选取一点 K 取 L L 5 0mm 收稿 日期