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2013-07-18 by:ProE/Croe軟件應用培訓中心 來源:仿真在線
proe的機床運動仿真
一、前言
計算機仿真技術就是應用計算機對系統(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,由于計算機仿真是應用計算機中的數(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)的基礎行業(yè),機床做為其它機械產品制造的基礎、其作為"母機"作用的重要性是鮮而易見的。在機床的設計制造過程中引進仿真技術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,簡述了仿真技術在機床行業(yè)機床設計過程中的應用。
二、機床建模、裝配、仿真、分析
2.1機床設計目標確定
假設該機床要實現(xiàn)螺紋加工的功能
2.2設計目標分析
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(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: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,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、多種復合機構等進行仿真、分析。
2.3設計
2.3.1建模
用proe中的"從方程"方法應用漸開線方程實現(xiàn)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proe中的關系式為:
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用proe中參數(shù)設計功能為齒輪各個尺寸參數(shù)建立"關系",這樣就可由一個齒輪實現(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proe的裝配模塊中對機構進行組裝然后轉入Pro/Mechanism中進行仿真分析,由于機構比較復雜、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、沖力。
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,直至模型達到設計要求為止。
由仿真、分析結果進行改進再仿真,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。
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