proe機床運動模擬

tags:    時間:2014-03-06 22:55:00
proe機床運動模擬簡介
    一、引言     計算機模擬技術就是應用計算機對系統的數學模型求解,以研究實際系統運行的性能的技術,由於計算機模擬是應……
proe機床運動模擬正文

    一、引言

    計算機模擬技術就是應用計算機對系統的數學模型求解,以研究實際系統運行的性能的技術,由於計算機模擬是應用計算機中的數學模型做實驗,與用實物做實驗比較,具有經濟、安全、實驗周期短等特點。

    機床製造業是其它機械加工行業的基礎行業,機床做為其它機械產品製造的基礎、其作為"母機"作用的重要性是鮮而易見的。在機床的設計製造過程中引進模擬技術可以大大縮短機床的研發周期、降低機床的研發成本、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、到機床運動模擬、分析的全過程,簡述了模擬技術在機床行業機床設計過程中的應用。

    二、機床建模、裝配、模擬、分析

    2.1機床設計目標確定:

    假設該機床要實現螺紋加工的功能

    2.2設計目標分析

    機床要實現螺紋加工,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係,
    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)--主軸轉動一轉。
    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U由齒輪組實現;
    參數T1由蝸輪蝸桿傳動組、齒輪齒條傳動組共同實現,也可由絲杠螺母組實現,本文採用前者。

    軟體選擇:Pro/ENGINEER,Pro/Mechanism

    Pro/ENGINEER作為一款集成了CAD/CAM/CAE/PDM的工程軟體,其三維建模能力很強,而其中的Mechanism模塊又具有運動/動力學模擬、動態、靜態、力平衡等多種模擬、分析功能,並且Mechanism提供了各種機構配合方式,能夠進行連桿機構,凸輪機構、齒輪機構、齒輪系、螺旋機構、多種複合機構等進行模擬、分析。

    2.3設計

    2.3.1建模

    用Pro/E中的"從方程"方法應用漸開線方程實現齒輪齒型輪廓的建模
    正齒輪設計的漸開線方程為:
  
    將其轉化為Pro/E中的關係式為:
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:
 


    在建立了模型之後可以應用Pro/E中參數設計功能為齒輪各個尺寸參數建立"關係",這樣就可由一個齒輪實現相同類型、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"中的數值就可完成建模。

    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的梯形,建模較簡單,無須方程。

    就此實現了機床各個功能部件的建模。

   2.3.2裝配、模擬、分析

    首先在Pro/E的裝配模塊中對機構進行組裝然後轉入Pro/Mechanism中進行模擬分析,由於機構比較複雜、可能出現的錯誤比較多,所以採用部分裝配再模擬、分析,模擬、分析數據正確后再加入新部件,再分析、模擬的方法逐漸由部分到整體的實現機床模型的正確建立。
 


    在Pro/Mechanism中可進行的分析測量的量有:位置、速度、加速度、連接反作用、凈負荷、衝力。

    在Pro/Mechanism中測量對模型各種運動參數進行測量,假如不符合要求,則重新建立模型,再次進行模擬、分析,直至模型達到設計要求為止。



    由模擬、分析結果進行改進再模擬,直至達到設計要求,接著進行各部分功能細化,機床樣機最終定型。

    三、結論

    本文藉助Pro/E實現了對簡化機床從建立模型、裝配到模擬分析的全過程,最終實現了對機床樣機的設計。藉助像Pro/E這樣的三維CAD軟體

 

和模擬技術,大大縮短了新產品設計的周期;而且通過對數字化模型的分析可以提早發現產品的缺陷並加以修改,達到了優化設計的目的;直接在數字化模型上進行各種運動及材料特性的模擬分析而不用投入大量的人力、財力進行產品試製,有效節約了生產成本。應用模擬技術對機床行業,及各個機械行業都是大有裨益的。

 

Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “proe機床運動模擬