【某小型草皮铺设装置的系统设计分析案例3500字】

某小型草皮铺设装置的系统设计分析案例目录 1 1 2 5 8 9 9 1 降装置和承受整机负载的底盘进行有限元分析，因此借助应用广泛的主流软件1.1Solidworkssimulation有限元分析模块简介从SolidWorks2009开始，其著名的FEA软件COSMOSWorks改名为SolidWorksSimulation。其为了体现设计仿真一体化的解决方案，在无缝集成界SolidWorksSimulation模块的仿真向导以FEA为例，为了实现有价值的分析，设计的几何部件会需要不同的单元类型，例如实体、壳、梁、杆等进行离散。而且需要充分考虑装配体间的连接关系和接触关系。由于涉及到螺栓连接、销钉连接、弹簧、点焊以及轴承等非常复杂的连接关系，所以该模块中连接关系的处理尤其重要。b)多领域的全面分析任何一个产品设计不能仅考虑到静强度，而且必须考虑到多方面多领域的问题，比如静强度、动强度、模态、疲劳以及参数优化等。该模块展示了在统一界面下产品的多领域分析。c)面向设计者的多场耦合热-结构、流体-结构、多体动力学-结构等多场分析是目前分析中的一个重要发展方向，利用SolidWorksSimulation模块，可以解决非常复杂的工程问题。d)特殊行业及领域的需求面对很多行业有着很多的特殊需求，因此需要特殊的CAE模块。例如面对压力容器，需要符合ASME标准的压力容器校核工具；面对电子和消费品领域，需要解决跌落分析的能力。e)高级分析需求SolidWorksSimulation模块是一个与SolidWorks软件完全集成的设计分析系统。SolidWorksSimulation模块提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析以及优化分析。SolidWorksSimulation模块凭借着快速解算器的强有力支持，使得用户能够使用个人计算机来快速解决大型问题。此外，SolidWorksSimulation模块操作界面友好，可一步步指导指定夹具、载荷、材料，从而可以顺利进行随后的分析和查看结果。结果的准确度取决于夹具、载荷和材料属性，若要使结果有效，指定的材料属性必须准确描述零件材料，夹具与载荷，也必须准确地描述出零件的工作条件。[24]升降平台尺寸为350mm×285mm,行程为：460mm。三维模型如图3-1所示。该升降平台装置的材质选用为Q235A钢，用以Solidworks软件中的Simulation模块分析计算其最大载荷，将升降平台模型简化后如图3-2所示。随后，为该升降平台装置设定求解条件，求解条件结果如图3-3所示。零件连结零部件接触夹具网格网格控制结果选项报告图象4静应力分析1-14静应力分析1-2结果图3-3升降平台装置求解条件截图束，在升降面板上施加1500牛顿的垂直向下的约束力，如图3-4所示。运算结果如图3-5所示。从图上可知：该升降平台装置的最大应力为215MPa,虽接近材料屈服点，但安全系数过低，故取该升降平台的额定负载为100~120Kg。1.3底盘履带的强度校核计算底盘外形尺寸为900mm×547mm×197mm(长×宽×高),主体结构由Q235A钢板焊接而成；底盘上安装橡胶履带。利用Solidworks软件上捆绑的Simulation模块进行有限元分析，结果将会准确而又可靠。将底盘模型导入Solidworks软件，在Simulation模块的操作环境中，根据提示进行逐步操作，各阶段情形以下诸图所示。底盘模型导入如下图3-6所示。定义约束条件及施加外力操作如图3-7所示。连结夹具网格结果选项报告图象静应力分析1-1结果位移1(合位移-)应变1(-等量)图3-7定义约束条件及施加外力操作截图定义完毕之后图3-8所示。图3-8定义完毕效果图求解后所得结果如图3-9所示。图3-9分析求解结果由分析结果可得，底盘的额定负载为500Kg,最大应力为80MPa,其中的上述升降平台装置的总重量约12Kg,负载100Kg;电机驱动丝杠旋转，从而带动螺母沿着滑槽的方向移动，其运动示意图如图3-10所示。图3-10螺母沿滑槽方向运动示意图该滑槽长度为200mm,螺母移动速度为20mm/s,取螺母与钢的静摩擦系数f=0.15,系统机械效率为η=0.8,电机功率W=(M×g×f×V)/n,将数值代入，故选DC12V微型直流电机最为合适，该电机型号为ZGB37RG,功率为10W,输出轴直径6mm,转速600r/min,该型号电动机如图3-11所示。该型号电动机的产品参数见表1。径向力轴向力主轴最大承受压入力径向间隙轴向间隙的螺纹选用梯形螺纹最合适。查GB/T5796.1-2005,选公称直径d=8mm,螺距P=1.5,小径d1=6.2mm;丝杠材质选定为45#钢，故丝杠所承受的扭矩公式为：该式中，P为输入功率，单位为Kw;N为转速，单位为转/分，故该丝杠所T=9550×P÷N=9550×10÷600÷1t=T/Wp=109×16×0.16/(1.14×6.23)=1.53查资料后得出45#钢许用扭转切应力[τ]=60MPa,即t<[t],故满足选型1.6联轴器的选型与计算联轴器的额定扭矩1N●m>丝杠所承受的扭矩0.16Nm,故联轴器选定为WQ-C19L19单膜片联轴器，型号如图3-12所示。WQ-C19L19型单膜片联轴器的基本参数如表2所示。DLW厚度W中间片内孔L2厚度中间片L2紧固螺紧固螺栓的92831静态扭矩刚性(N*m/rad)角向偏差重量(g)12气缸参数为：气缸外径/内径+行程=93/80+180=0.357当气缸的伸缩杆完全伸出时，气缸筒的容积为V=(1000×π×402×180×10-9),得V=0.9升，取1升。为保证气动系统可以稳定工作，现配一个储气筒，容积1.5升，外形尺寸Φ75×385。故选用型号为TC-20B的微型空气压缩机最为合适，其基本参数见表3。产气量额定压力(升/分)TC-20B型微型空气压缩机产品如图3-13所示。传送带的外形尺寸为600mm×280mm×145mm(长×宽×高),运行速度为负载为10Kg。计算电机功率P:P=F×V=(30+10)×9.8×0.8×0.8×0.03=7.5W;P取10W。故为了确保铺设草皮时的定位精度，应选XD37GB555微型直流电动机，产品图如图3-14所示。ECETROMECHANCALECETROMECHANCAL该微型直流电动机主要参数如表4所示。电压电流数出轴直径(mm)是否调速是否正反机16转整机外形尺寸1350mm×550mm×660mm(长×宽×高),整机工作时最大重量约280Kg;查机械设计课程设计手册得[271,橡胶履带与地面静摩擦系数为f=0.35;本机最大行驶速度1.8Km/h,故解得计算电机功率为：P=F×V=280×9.8×0.35×1800÷36采用两个电机驱动，每个电机的功率为240W;驱动轮半径R=45mm,电机输出转速为：0.5÷2÷π÷0.045×60=42转/分选型与参数如图3-15和表5所示。功率(W)电压(V)