基于SolidWorks的压捆机六杆式压缩机构运动仿真

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)湖北民族学院 作者:曾德惠

  以压捆机六杆式压缩机构为研究对象,利用SolidWorks 软件建立了六杆机构零件与装配体的三维模型,通过Motion 插件对压缩机构的主要构件活塞进行了运动仿真,获得了活塞的速度、加速度、位移以及活塞铰接点作用力的变化规律,为压缩机构的结构设计和工程应用提供了理论依据,缩短了设计周期,提高了设计效率。

  引言

  无论是设计新机械、还是利用现有机械或是作反求设计,对机构进行运动分析都是十分重要的。现代机械产品设计已逐步进入三维设计时代,众多优秀的三维CAD 软件中,SolidWorks 由于操作简单,使用方便,功能强大,得到了广泛应用。而Motion 是一个与SolidWorks 无缝集成的全功能运动仿真软件,内嵌ADAMS 解算器,操作简单,可以对复杂机械系统或机构进行模拟装配、干涉分析、机械运动仿真,跟踪零件的运动轨迹,分析零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等,并将结果以动画、图形、表格等多种形式输出,以此来验证机构设计的合理性,指导修改零件的结构设计。

  1870 年,美国人Dederic 研制出了人类历史上第一台机械式固定牧草压捆机。压捆机解决了牧草收获中由于本身疏散造成收集、处理、贮存及运输困难的问题,已发展成为牧草收获的最重要、最普及的机械。其中,压缩机构是压捆机直接进行压缩工作的运动部件,压缩机构的设计很大程度决定了压捆机的性能以及最终产品的成捆密度。压捆机设计时必须对压缩机构的运动和受力状态进行分析和计算。

  压缩机构多采用四杆式曲柄滑块机构,也可以是六杆机构,其中六杆式压捆机需要配置的动力较四杆式的曲柄滑块机构小,具有省力的特点。为此,利用SolidWorks 软件实现了六杆式压缩机构的三维实体造型、装配、机构运动仿真以及运动部件的干涉检查,旨在提高压捆机的工作性能,缩短设计周期,降低开发成本。

1、Solidworks 机构运动仿真方法

  利用SolidWorks 进行机构运动仿真,为简单起见,可以在机构力学模型的基础上,根据机构运动简图建立实体模型,然后利用Motion 插件进行运动分析。其操作步骤如下: ①在SolidWorks 中生成机构的三维实体模型( 包括零件与装配体的模型) 。②确保已激活Motion 插件。此时由模型中的固定/ 浮动状态自动设置零件为静止或运动,由零件的装配方式自动设置约束类型。③将运动应用到零件。④运行模拟及生成可视化结果。⑤分析结果。

5、结论

  采用Solidworks 软件建立了压捆机六杆式压缩机构的三维实体模型,实现了该机构的建模、装配、干涉检查以及运动仿真,得出了活塞在预定条件下的位移、速度、加速度以及活塞与连杆铰接点X 方向的受力变化规律; 考查了活塞的极位夹角、有效行程以及活塞铰接点的受力变化规律。通过运动仿真对压捆机的压缩性能进行分析,设计方案的合理性进行验证,结果用来指导修改设计,可在设计模式下直接修改模型参数,为主要结构参数提供了理论依据,重复仿真分析,便可得到更加合理的机构设计方案。仿真模拟验证了方案的可行性,提高了机械设计的效率,具有很强的实际工程应用意义。

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