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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù) [打印本頁]

作者: pbhappyboy 時(shí)間: 2011-2-21 13:48
標(biāo)題: 機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對系統(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的,。在機(jī)床的設(shè)計(jì)制造過程中引進(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,。

本文通過對一簡化機(jī)床從建立模型、裝配,、到機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真,、分析的全過程，簡述了仿真技術(shù)在機(jī)床行業(yè)機(jī)床設(shè)計(jì)過程中的應(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)的漸開線方程為：

將其轉(zhuǎn)化為Pro/E中的關(guān)系式為：
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：

在建立了模型之后可以應(yīng)用Pro/E中參數(shù)設(shè)計(jì)功能為齒輪各個(gè)尺寸參數(shù)建立"關(guān)系",，這樣就可由一個(gè)齒輪實(shí)現(xiàn)相同類型,、不同尺寸齒輪的建模了。與之配合的正齒輪,，只需修改一下"參數(shù)"中的數(shù)值就可完成建模,。

蝸輪、蝸桿,、齒條的建模方法和步驟與正齒輪建�,；鞠嗤瑑H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,，建模較簡單,，無須方程。

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中可進(jìn)行的分析測量的量有：位置,、速度,、加速度、連接反作用,、凈負(fù)荷,、沖力。

在Pro/Mechanism中測量對模型各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測量,，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。

由仿真,、分析結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)再仿真,，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求，接著進(jìn)行各部分功能細(xì)化,，機(jī)床樣機(jī)最終定型,。

三、結(jié)論

本文借助Pro/E實(shí)現(xiàn)了對簡化機(jī)床從建立模型,、裝配到仿真分析的全過程,，最終實(shí)現(xiàn)了對機(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,；而且通過對數(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)對機(jī)床行業(yè),，及各個(gè)機(jī)械行業(yè)都是大有裨益的

作者: 54cx1315800 時(shí)間: 2011-2-21 14:15
看來技術(shù)要求高啊

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作者: sz_zj81 時(shí)間: 2011-2-21 16:44
是啊,，技術(shù)要求非常高

作者: 超級賽亞人 時(shí)間: 2011-2-21 16:53
這種仿真我覺得邊界條件處理是個(gè)難題，怎么能將實(shí)際的使用及接觸情況完全模擬到模型中,，這需要大量的測試了,。。,。,。

作者: ~大智若愚~ 時(shí)間: 2011-2-21 19:37
做仿真分析那種軟件比較好啊

作者: pbhappyboy 時(shí)間: 2011-2-22 09:49
回復(fù) ~大智若愚~ 的帖子

那要看需要做出什么效果，現(xiàn)在最主流的就是基于EON平臺(tái)開發(fā)的,，穩(wěn)定性和效果很好
我們公司目前主流開發(fā)平臺(tái)就是EON

作者: pbhappyboy 時(shí)間: 2011-2-22 09:54
回復(fù) phoebehsm 的帖子

項(xiàng)目做之前會(huì)有一個(gè)前期的調(diào)研,，有了詳細(xì)數(shù)據(jù)才能著手開發(fā)，準(zhǔn)備工作越充足,，項(xiàng)目方案實(shí)施也就越快一點(diǎn),。

作者: MarkCui 時(shí)間: 2011-2-22 13:41
這樣的仿真對實(shí)際生產(chǎn)到底能有多大的幫助，除了可視化之外,，還真看不出來其他大的優(yōu)點(diǎn),。

作者: 金線球 時(shí)間: 2011-2-22 22:36
是啊，技術(shù)要求非常高

作者: yrtiyupoip 時(shí)間: 2011-2-25 12:41
謝謝分享,，看看.........

作者: 桂花暗香 時(shí)間: 2011-10-4 08:38
運(yùn)動(dòng)仿真的話,，還是ADAMS比較好，比較專業(yè),，當(dāng)然PROE,，SW也可以。

作者: 淘淘9527 時(shí)間: 2012-5-8 16:06
這也是現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢................

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