| cyqdesign | 2006-11-16 00:38 |
基于Pro/E的機床運動仿真計算機仿真技術(shù)就是應(yīng)用計算機對系統(tǒng)的數(shù)學模型求解，以研究實際系統(tǒng)運行的性能的技術(shù)，由于計算機仿真是應(yīng)用計算機中的數(shù)學模型做實驗，與用實物做實驗比較，具有經(jīng)濟、安全、實驗周期短等特點。 機床制造業(yè)是其它機械加工行業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)，機床做為其它機械產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)、其作為"母機"作用的重要性是鮮而易見的。在機床的設(shè)計制造過程中引進仿真技術(shù)可以大大縮短機床的研發(fā)周期、降低機床的研發(fā)成本、提高機床的可靠性。 本文通過對一簡化機床從建立模型、裝配、到機床運動仿真、分析的全過程，簡述了仿真技術(shù)在機床行業(yè)機床設(shè)計過程中的應(yīng)用。 二、機床建模、裝配、仿真、分析 2.1機床設(shè)計目標確定： 假設(shè)該機床要實現(xiàn)螺紋加工的功能 2.2設(shè)計目標分析 機床要實現(xiàn)螺紋加工，就要求，機床的主運動部分和工件進給部分有一個確定的傳動關(guān)系， 1(主軸)×U×T1 = S U--從主軸到絲杠的總傳動比； T1--機床絲杠的導程（例如：CA6140型機床的T1=12mm）； S--被加工螺紋的導程； 1(主軸)--主軸轉(zhuǎn)動一轉(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床模型簡化為： 齒輪組、蝸輪蝸桿傳動組、齒輪齒條傳動組； 其中參數(shù)U由齒輪組實現(xiàn)； 參數(shù)T1由蝸輪蝸桿傳動組、齒輪齒條傳動組共同實現(xiàn)，也可由絲杠螺母組實現(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，而其中的Mechanism模塊又具有運動/動力學仿真、動態(tài)、靜態(tài)、力平衡等多種仿真、分析功能，并且Mechanism提供了各種機構(gòu)配合方式，能夠進行連桿機構(gòu)，凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、齒輪系、螺旋機構(gòu)、多種復合機構(gòu)等進行仿真、分析。 2.3設(shè)計 2.3.1建模 用Pro/E中的"從方程"方法應(yīng)用漸開線方程實現(xiàn)齒輪齒型輪廓的建模 正齒輪設(shè)計的漸開線方程為：
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�；鞠嗤�，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。 就此實現(xiàn)了機床各個功能部件的建模。 2.3.2裝配、仿真、分析 首先在Pro/E的裝配模塊中對機構(gòu)進行組裝然后轉(zhuǎn)入Pro/Mechanism中進行仿真分析，由于機構(gòu)比較復雜、可能出現(xiàn)的錯誤比較多，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現(xiàn)機床模型的正確建立。
在Pro/Mechanism中測量對模型各種運動參數(shù)進行測量，假如不符合要求，則重新建立模型，再次進行仿真、分析，直至模型達到設(shè)計要求為止。
三、結(jié)論 本文借助Pro/E實現(xiàn)了對簡化機床從建立模型、裝配到仿真分析的全過程，最終實現(xiàn)了對機床樣機的設(shè)計。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，達到了優(yōu)化設(shè)計的目的；直接在數(shù)字化模型上進行各種運動及材料特性的仿真分析而不用投入大量的人力、財力進行產(chǎn)品試制，有效節(jié)約了生產(chǎn)成本。應(yīng)用仿真技術(shù)對機床行業(yè)，及各個機械行業(yè)都是大有裨益的。 |
|
