proe的機(jī)床運(yùn)動仿真

2013-07-18 by:ProE/Croe軟件應(yīng)用培訓(xùn)中心來源:仿真在線

一、前言

計算機(jī)仿真技術(shù)就是應(yīng)用計算機(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),由于計算機(jī)仿真是應(yīng)用計算機(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)動部分和工件進(jìn)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(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、蝸輪蝸桿傳動組、齒輪齒條傳動組;

其中參數(shù)U由齒輪組實(shí)現(xiàn);

參數(shù)T1由蝸輪蝸桿傳動組、齒輪齒條傳動組共同實(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:proeNGINEER,Pro/Mechanism

proeNGINEER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/動力學(xué)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(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

2.3.1建模

用proe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)計的漸開線方程為:

將其轉(zhuǎn)化為proe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proe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proe中參數(shù)設(shè)計功能為齒輪各個尺寸參數(shù)建立"關(guān)系",這樣就可由一個齒輪實(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?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(shí)現(xiàn)了機(jī)床各個功能部件的建模。

2.3.2裝配、仿真、分析

首先在proe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。

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