基于SolidWorks的壓捆機六桿式壓縮機構運動仿真

2014-11-19 曾德惠 湖北民族學院

  以壓捆機六桿式壓縮機構為研究對象,利用SolidWorks 軟件建立了六桿機構零件與裝配體的三維模型,通過Motion 插件對壓縮機構的主要構件活塞進行了運動仿真,獲得了活塞的速度、加速度、位移以及活塞鉸接點作用力的變化規律,為壓縮機構的結構設計和工程應用提供了理論依據,縮短了設計周期,提高了設計效率。

  引言

  無論是設計新機械、還是利用現有機械或是作反求設計,對機構進行運動分析都是十分重要的。現代機械產品設計已逐步進入三維設計時代,眾多優秀的三維CAD 軟件中,SolidWorks 由于操作簡單,使用方便,功能強大,得到了廣泛應用。而Motion 是一個與SolidWorks 無縫集成的全功能運動仿真軟件,內嵌ADAMS 解算器,操作簡單,可以對復雜機械系統或機構進行模擬裝配、干涉分析、機械運動仿真,跟蹤零件的運動軌跡,分析零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等,并將結果以動畫、圖形、表格等多種形式輸出,以此來驗證機構設計的合理性,指導修改零件的結構設計。

  1870 年,美國人Dederic 研制出了人類歷史上第一臺機械式固定牧草壓捆機。壓捆機解決了牧草收獲中由于本身疏散造成收集、處理、貯存及運輸困難的問題,已發展成為牧草收獲的最重要、最普及的機械。其中,壓縮機構是壓捆機直接進行壓縮工作的運動部件,壓縮機構的設計很大程度決定了壓捆機的性能以及最終產品的成捆密度。壓捆機設計時必須對壓縮機構的運動和受力狀態進行分析和計算。

  壓縮機構多采用四桿式曲柄滑塊機構,也可以是六桿機構,其中六桿式壓捆機需要配置的動力較四桿式的曲柄滑塊機構小,具有省力的特點。為此,利用SolidWorks 軟件實現了六桿式壓縮機構的三維實體造型、裝配、機構運動仿真以及運動部件的干涉檢查,旨在提高壓捆機的工作性能,縮短設計周期,降低開發成本。

1、Solidworks 機構運動仿真方法

  利用SolidWorks 進行機構運動仿真,為簡單起見,可以在機構力學模型的基礎上,根據機構運動簡圖建立實體模型,然后利用Motion 插件進行運動分析。其操作步驟如下: ①在SolidWorks 中生成機構的三維實體模型( 包括零件與裝配體的模型) 。②確保已激活Motion 插件。此時由模型中的固定/ 浮動狀態自動設置零件為靜止或運動,由零件的裝配方式自動設置約束類型。③將運動應用到零件。④運行模擬及生成可視化結果。⑤分析結果。

5、結論

  采用Solidworks 軟件建立了壓捆機六桿式壓縮機構的三維實體模型,實現了該機構的建模、裝配、干涉檢查以及運動仿真,得出了活塞在預定條件下的位移、速度、加速度以及活塞與連桿鉸接點X 方向的受力變化規律; 考查了活塞的極位夾角、有效行程以及活塞鉸接點的受力變化規律。通過運動仿真對壓捆機的壓縮性能進行分析,設計方案的合理性進行驗證,結果用來指導修改設計,可在設計模式下直接修改模型參數,為主要結構參數提供了理論依據,重復仿真分析,便可得到更加合理的機構設計方案。仿真模擬驗證了方案的可行性,提高了機械設計的效率,具有很強的實際工程應用意義。