【《模切机结构的仿真设计案例》2600字】

模切机结构的仿真设计案例1.1SolidWorks软件介绍设计树下拉菜单栏工具栏按钮区视图工具设计树下拉菜单栏工具栏按钮区视图工具图1.1达索SW2020工作界面1.2模切机实体建模绘制本次设计的新型平压平模切机三维模型，利用达索SW的零件绘制功能。点击新建文件并选择“零件”，等待一会后将进入零件设计界面，选择基于作图的草图基准面，如：前视基准面、右视基准面、上视基准面。进入该草图基准面后，根据设计要求和实现的功能进行对应的草图绘制，最后通过一系列的特征拉伸、切除、旋转等命令绘制得到一个部件的模型图。达索SW建模与UG、Pro/E等机械设计软件十分类似，但是在界面和功能上比其他软件更加友好。1.2.1零件和部件建模图1.2是由达索SW建模而成的主轴。由下图可以看出，模切机主轴部分主要有连杆轴颈、曲轴轴颈和曲柄三部分组成，连杆轴颈以及曲轴轴颈为关键部件，其相互间距离对输出扭矩影响最大。当飞轮带动主轴旋转时，连杆轴颈以及曲轴轴颈构成增扭矩机构，能帮助和提供动平台升降时的压紧力。主轴制造加工时，所用材料为球墨铸铁，该种材料主要用于汽车主轴类，是一种应用广泛的高强度铸铁，能够应对复杂的受力环境，是材料强度、材料韧性、材料耐磨性能都较高的制造加工金属[22]。曲轴轴颈曲柄曲轴轴颈曲柄连杆轴颈图1.2主轴零件图图1.3是由轴承、轴瓦、连杆主体和连杆套头组成的连杆构件，作为曲柄滑块机构中连接曲轴连杆轴颈和水平滑块的传动装置，能够将主轴转动量转化为滑块的线性位移量。本次设计采用汽车发动机气缸连杆类似的结构，故上下皆有一个连杆套头进行装配。两边分别以轴承连接和轴瓦连接，轴瓦的连接部分是与曲轴的连杆轴颈相互连接，该连接通过加注润滑油来使连杆与曲轴不直接接触，减少了两个部位的摩擦力。该种设计能够使连杆部分分散主轴传动过来的载荷分布，当外部载荷所需的惯性力大于连杆与主轴接触间的极限摩擦力时，连杆与主轴表明不会产生显著的相对滑动，但预留了微小的滑动位移量，能够在过载时避免机器过载而损坏机器。轴承连接轴瓦连接轴承连接轴瓦连接图1.3连杆装置图1.4为双导轨机构装置，双导轨机构中分别有水平导轨以及垂直导轨，水平滑块连同垂直滑块是由一个普通连杆在其中进行连接，在导轨处需要加注润滑油使之平动时摩擦力变小，机构中的垂直导轨通过螺丝与动平台连接固定，使动平台达到升降的效果。该双导轨机构装置能够使动平台在升降过程中保持水平，使在模切工作时平压的受力均匀。水平导轨垂直导轨水平导轨垂直导轨图1.4双导轨机构底座和主轴通过主轴轴承与轴承座进行连接，两侧轴承座在装配时有两边开始，最终将主轴定位与机器中间位置。主轴轴端部分设计了轴肩和键槽，轴肩为定位主轴和轴承座的距离，能够减少轴承座的接触应力，轴端部分设计了键槽，通过与飞轮的装配使之能够与电动机连接，飞轮将扭矩和转动速度转递给动平台。由于机器在运转时，存在持续转动的速度波动问题，这种速度波动在一般情况下具有随机性、不规则性，并且没有一定的周期，因此被称为非周期速度波动。在机器运行时，这种速度波动是可以利用飞轮来进行调节。为了实现主轴的稳定转动，我们决定平衡输入功和输出功。轴承配合飞轮配合轴承配合飞轮配合图1.5轴承座支撑构件动平台和静平台二为模切构件的关键零件，帮助动力装置双导轨机构传力到动平台中。而连接板二一段固定在机架，另一端连接液压缸和连接板二，从而当连杆机构获得力时，连接板一和连接板二构成增力机构，减少系统压力。静平台动平台静平台动平台图1.6动平台与静平台1.2.2模切机装置总图这是本次设计的平压平模切机装置的装配图。有电机作为原动机装置，曲柄滑块机构在该装置中主要作用是传动功能，两个连杆装置是作为传力构件，主轴（曲轴）作为动力装置。由图中可以看出主轴获得电机施加的扭矩，通过轴径推动连杆，形成推力机构，提高力矩。平台传动部位平台传动部位图1.7平压平模切机装配体示意图静平台静平台动平台轴承座飞轮电机导轨图1.8平压平模切机装配体轴测示意图1.3运动仿真分析本次采用的分析软件是达索SolidWorks的Motion。达索SolidWorksMotion是一种基于物理场的运动设计分析插件。首先打开由达索SolidWorks建立模切机装置的装配体模型。打开装配体，然后选择插件，点击Motion选项打开Motion插件，下拉ChangetotheMotionStudy切换运动算例模式为Motion模式，其工作界面如图1.9所示。设计完成后，进行设定马达的作用表面，这是为整个装配体设置动力来源的一步。图1.9Motion工作界面如图1.10所示，选择主轴圆柱面，该面作用在马达，并选择马达运动的速度，设定好速度的大小，然后根据实际运功情况设置马达旋转的方向，由此改变速度的大小和方向。之后点击马达按钮隔壁的接触按钮，设定零部件之间的接触条件。图1.10马达的作用面机构中所有部件具有重量，在运动过程中受重力影响会使动平台运动时的受力情况和加速度情况产生变化。为了使模拟仿真运动更加真实，详细观测到各部件的运动情况和受力情况，本次模拟运动仿真将在改装配件下设置了Y方向的重力（即引力）。如图1.11所示。图1.11重力设置1.4运动仿真结果通过达索SolidWorks软件的Motion运动仿真分析获得以下的仿真结果。结果分别为动平台的加速度，速度和Y方向线位移的结果图解。如图1.12所示，能够得出本次设计平压平模切机的动平台速度在以两个不同频率的正弦波拟合而成，速度变化平稳，且呈现周期性变化，最大值为±11mm/s。图1.12速度变化图由图1.13中，可以得到动平台在升降过程中升程为19mm，线位移变化符合正弦函数变化，在升降交换过程中速度最快。图1.13线位移变化图由图1.14中可知，在动平台加速度最大值的时候，同时也是动平台受到反作用力最大值的时候，此时的数据可以得到有限元分析的最大载荷值。图1.14