基于Solidworks的升降輥虛擬樣機設(shè)計及強度仿真分析

摘 要：打捆機升降臺又稱為舉升平臺，其功用可概括托起材料，使材料到達(dá)一定位置，進(jìn)行打捆動作的設(shè)備，其采用液壓缸和連桿機構(gòu)配合的方式實現(xiàn)并完成動作，其優(yōu)點為傳動平穩(wěn)、慣性小、動作靈敏和簡化機構(gòu)等，主要結(jié)構(gòu)由液壓缸、連桿機構(gòu)和升降輥組成。由于升降臺托起的材料重量很大，因此其升降輥的強度是整體研究的重點內(nèi)容。本研究主要是在理論分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用SolidWorks軟件進(jìn)行虛擬建模和有限元仿真分析，從而確定設(shè)計的合理性。

關(guān)鍵詞：升降輥；SolidWorks；虛擬樣機設(shè)計；強度仿真分析

前言

鋼鐵行業(yè)目前正向著連續(xù)化、自動化的方向發(fā)展，質(zhì)量和效率都成為其行業(yè)競爭的基礎(chǔ)，則實現(xiàn)快速有效的自動包裝功能成為其關(guān)鍵要素。自動化的包裝設(shè)備不僅可以替代老舊的手動包裝，而且可以大大地提高其整體生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，因此鋼鐵行業(yè)應(yīng)用自動化包裝設(shè)備代替人工手工包裝已經(jīng)成為了鋼材生產(chǎn)包裝行業(yè)發(fā)展的必然趨勢[1]。本文利用理論計算和虛擬仿真技術(shù)相結(jié)合，保證了分析結(jié)果的可靠性和合理性[2]。

1 升降機構(gòu)理論設(shè)計

2 SolidWorks虛擬樣機設(shè)計

SolidWorks軟件是一個基于特征、參數(shù)化、實體建模的設(shè)計工具。利用SolidWorks軟件進(jìn)行虛擬建模，其主要是先利用零件模塊進(jìn)行模型的零件建模，之后，利用其所建好的零件模型通過裝配模塊實現(xiàn)整體模型的裝配構(gòu)建，為分析做準(zhǔn)備[5]。

2.1 零件建模步驟

A、建立草圖；B、通過草圖特征形成三維實體模型；C、通過應(yīng)用特征對已經(jīng)建立的三維實體模型進(jìn)行修改和完善。

2.2 零件裝配步驟

3 基于SolidWorks軟件的有限元分析

3.1 參數(shù)設(shè)定

3.2 添加模擬分析條件

3.3 分析結(jié)果

從圖3可以確定，升降輥的最大應(yīng)力值為95.8MPa，而設(shè)計中所采用的主要材料的屈服極限為460MPa，根據(jù)分析結(jié)果，其最大的等效應(yīng)力遠(yuǎn)小于其材料的屈服極限[7]，因此，從分析結(jié)果上看，本研究的升降機構(gòu)升降輥強度符合要求。

4 結(jié)束語

SolidWorks模擬設(shè)計及仿真分析能力的應(yīng)用，使得升降機構(gòu)的設(shè)計可以擺脫傳統(tǒng)機械設(shè)計存在的弊端，使得設(shè)備樣機的加工制造可以在設(shè)計更加成熟和完善的前提下進(jìn)行。對虛擬樣機進(jìn)行性能仿真分析可以避免反復(fù)制造物理樣機進(jìn)行測試所帶來的種種困難。同時，在進(jìn)行三維虛擬建模的同時還可以生成所有設(shè)計尺寸的系統(tǒng)化參數(shù)統(tǒng)計表，這對于同類型產(chǎn)品的設(shè)計具有重大的參考價值，可以大大減少同類型設(shè)備設(shè)計的工作量。

參考文獻(xiàn)

[1]唐荻，米振莉，陳雨來.軋鋼技術(shù)的現(xiàn)狀和新發(fā)展[J].鋼鐵.2008.

[2]姜士湖，閆相禎.虛擬樣機技術(shù)及其在國內(nèi)的應(yīng)用前景[J].機械，2003.

[3]劉延俊，關(guān)浩，周德繁.液壓與氣壓傳動[M].北京：高等教育出版社.

[4]陸寧，樊江玲.機械原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[5]（美）DS SolidWorks 公司著，陳超祥等主編，杭州新迪數(shù)字工程系統(tǒng)有限公司編譯.SolidWorks零件與裝配體教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[6]（美）DS SolidWorks 公司著，陳超祥等主編，杭州新迪數(shù)字工程系統(tǒng)有限公司編譯.SolidWorks Simulation基礎(chǔ)教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[7]劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2005.

作者簡介：齊謙柱（1972），男，鞍山鐵塔制造總廠機械分廠，工程師，研究方向：機械加工、鑄造工藝。

李東華（1972），男，遼寧科技大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院工程訓(xùn)練中心，工程師，研究方向：數(shù)控編程與加工。