proe的機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真

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

proe的機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真

 

一、前言 

    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(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: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(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(jì)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(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?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(jiǎn)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proe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中可進(jìn)行的分析測(cè)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(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。

    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。 


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