| cyqdesign | 2006-11-16 00:38 |
基于Pro/E的機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型求解，以研究實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的性能的技術(shù)，由于計(jì)算機(jī)仿真是應(yīng)用計(jì)算機(jī)中的數(shù)學(xué)模型做實(shí)驗(yàn)，與用實(shí)物做實(shí)驗(yàn)比較，具有經(jīng)濟(jì)、安全、實(shí)驗(yàn)周期短等特點(diǎn)。 機(jī)床制造業(yè)是其它機(jī)械加工行業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)，機(jī)床做為其它機(jī)械產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)、其作為"母機(jī)"作用的重要性是鮮而易見(jiàn)的。在機(jī)床的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中引進(jìn)仿真技術(shù)可以大大縮短機(jī)床的研發(fā)周期、降低機(jī)床的研發(fā)成本、提高機(jī)床的可靠性。 本文通過(guò)對(duì)一簡(jiǎn)化機(jī)床從建立模型、裝配、到機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真、分析的全過(guò)程，簡(jiǎn)述了仿真技術(shù)在機(jī)床行業(yè)機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用。 二、機(jī)床建模、裝配、仿真、分析 2.1機(jī)床設(shè)計(jì)目標(biāo)確定： 假設(shè)該機(jī)床要實(shí)現(xiàn)螺紋加工的功能 2.2設(shè)計(jì)目標(biāo)分析 機(jī)床要實(shí)現(xiàn)螺紋加工，就要求，機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部分和工件進(jìn)給部分有一個(gè)確定的傳動(dòng)關(guān)系， 1(主軸)×U×T1 = S U--從主軸到絲杠的總傳動(dòng)比； T1--機(jī)床絲杠的導(dǎo)程（例如：CA6140型機(jī)床的T1=12mm）； S--被加工螺紋的導(dǎo)程； 1(主軸)--主軸轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)。 由上式可知，改變U就能加工出不同的螺紋。 最終由以上公式把機(jī)床模型簡(jiǎn)化為： 齒輪組、蝸輪蝸桿傳動(dòng)組、齒輪齒條傳動(dòng)組； 其中參數(shù)U由齒輪組實(shí)現(xiàn)； 參數(shù)T1由蝸輪蝸桿傳動(dòng)組、齒輪齒條傳動(dòng)組共同實(shí)現(xiàn)，也可由絲杠螺母組實(shí)現(xiàn)，本文采用前者。 軟件選擇：Pro/ENGINEER,Pro/Mechanism Pro/ENGINEER作為一款集成了CAD/CAM/ CAE/PDM的工程軟件，其三維建模能力很強(qiáng)，而其中的Mechanism模塊又具有運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)仿真、動(dòng)態(tài)、靜態(tài)、力平衡等多種仿真、分析功能，并且Mechanism提供了各種機(jī)構(gòu)配合方式，能夠進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪系、螺旋機(jī)構(gòu)、多種復(fù)合機(jī)構(gòu)等進(jìn)行仿真、分析。 2.3設(shè)計(jì) 2.3.1建模 用Pro/E中的"從方程"方法應(yīng)用漸開(kāi)線方程實(shí)現(xiàn)齒輪齒型輪廓的建模 正齒輪設(shè)計(jì)的漸開(kāi)線方程為：
r=DB/2 theta=t×45 x=r*cos(theta)+sin(theta)*theta*pi/180 x=r*sin(theta)-cos(theta)*theta*pi/180 z=0 由以上公式在Pro/E中就可建立出一般正齒輪模型：
蝸輪、蝸桿、齒條的建模方法和步驟與正齒輪建模基本相同，僅僅是蝸輪、蝸桿、齒條所用的齒廓方程與正齒輪不同而已。 蝸輪的齒廓方程為： r=D5/2 theta=t*45 x=r*cos(theta)+sin(theta)*theta*pi/180 x=r*sin(theta)-cos(theta)*theta*pi/180 z=m*q/2 蝸桿的齒廓方程為： 1）螺線方程： r=m*q/2 theta=t*tx*360 z=-t*la 2）漸開(kāi)線方程： r=D4/2 theta=t*60 x=r*cos(theta)+sin(theta)*theta*pi/180 x=r*sin(theta)-cos(theta)*theta*pi/180 z=0 齒條的剖面為一連續(xù)的梯形，建模較簡(jiǎn)單，無(wú)須方程。 就此實(shí)現(xiàn)了機(jī)床各個(gè)功能部件的建模。 2.3.2裝配、仿真、分析 首先在Pro/E的裝配模塊中對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行組裝然后轉(zhuǎn)入Pro/Mechanism中進(jìn)行仿真分析，由于機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜、可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤比較多，所以采用部分裝配再仿真、分析，仿真、分析數(shù)據(jù)正確后再加入新部件，再分析、仿真的方法逐漸由部分到整體的實(shí)現(xiàn)機(jī)床模型的正確建立。
在Pro/Mechanism中測(cè)量對(duì)模型各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，假如不符合要求，則重新建立模型，再次進(jìn)行仿真、分析，直至模型達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。
三、結(jié)論 本文借助Pro/E實(shí)現(xiàn)了對(duì)簡(jiǎn)化機(jī)床從建立模型、裝配到仿真分析的全過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床樣機(jī)的設(shè)計(jì)。借助像Pro/E這樣的三維CAD軟件和仿真技術(shù)，大大縮短了新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的周期；而且通過(guò)對(duì)數(shù)字化模型的分析可以提早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷并加以修改，達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的；直接在數(shù)字化模型上進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)及材料特性的仿真分析而不用投入大量的人力、財(cái)力進(jìn)行產(chǎn)品試制，有效節(jié)約了生產(chǎn)成本。應(yīng)用仿真技術(shù)對(duì)機(jī)床行業(yè)，及各個(gè)機(jī)械行業(yè)都是大有裨益的。 |
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