SolidWorks環境下，彈簧自動伸縮運動仿真的三種方法

郝克明

摘 要：在機械設計或者產品功能展示時，通常需要對機械構件進行運動仿真。而彈簧作為一種柔性零件，在運動仿真的過程中與剛性構件不同，本文就實現彈簧的自動伸縮運動仿真，探討了三種方法。

關鍵詞：SolidWorks；彈簧；仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.197

1 引言

彈簧是一種廣泛應用的，利用彈性來工作的機械構件。一般用彈簧鋼制成。其主要功能有控制機械的運動、吸收震動和沖擊能量、儲存及輸出能量作為動力，此外，還具有測量功能、復位功能、帶動功能、緩沖功能、發聲功能、緊壓功能等。

2 SolidWorks環境下，實現彈簧運動仿真的具體方法和程序

彈簧參與的機構，其運動過程中，彈簧通常隨兩個接觸面的距離變化而自動伸縮，在三維建模和模擬仿真時，就需要建立一個具有柔性的零件、并能夠使裝配體中相應的運動部件同彈簧的伸縮相匹配。

SolidWorks是一款設計過程比較簡便而方便的軟件，并且組件多，功能強大。在中小型企業中得到廣泛的應用。本例中選用SolidWorks軟件來建模來探討實現彈簧動畫仿真的幾種方法。

方法一：在裝配環境中，首先定義好彈簧兩端的接觸面，和上下兩面的配合距離，插入新零件，在新零件的編輯狀態下，新建草圖1，繪制連接上下兩端面的直線。之后在同一基準面內繪制草圖2，根據彈簧材料的截面尺寸繪制一個圓形。之后在特征菜單欄，選擇掃描，即如圖1所示：

之后在運動算例中，根據彈簧上下端面之間的距離設置鍵碼，例如，將上下端面之間的距離由自然長度的100調整為80即可形成動畫，顯示成彈簧上下伸縮的效果。

方法二：利用參數化、方程式的方法。

首先根據常規方法形成一個彈簧零件，之后把彈簧零件和端蓋零件都插入裝配體中，之后打開注釋，并顯示尺寸名稱，把兩個端面之間的尺寸賦予彈簧的高度。如圖2所示。

方法三：利用SolidWorks的配置功能。根據彈簧的實際工作狀態，建立彈簧的不同配置使彈簧伸縮變化。之后將彈簧插入到裝配中，端面接觸配合好，裝配體也會根據零件的配置而顯示多種配置。每一種配置表示一種工作狀態。此種方法與前兩種方法的不同是無法形成連續動畫。但能夠更真實的仿真彈簧的形態，例如實際圈數和有效圈數等。

這三種方法都能夠實現彈簧的自動伸縮，更好的展示彈簧在零部件中的工作狀態。

3 彈簧運動仿真在回油閥中應用

此回油閥利用彈簧壓緊閥門來控制流入管道中的流體壓力，流體

壓力在彈簧預緊力范圍內，流體由下管流入，右管流出。當流體壓力過大時，彈簧被進一步壓縮，閥門和閥體之間就會有縫隙，部分流體就可以由此流回油箱。

如圖5和圖6非常清晰的展示出，彈簧在部件中具有不同的位置和狀態，從而使閥體處于不同的工作狀態。

4 結論

通過對回油閥工作過程的運動仿真，充分實踐了三種彈簧自動伸縮的不同方法，三種方法都能充分和形象的展示，彈簧的不同狀態。實現了彈簧通常隨兩個接觸面的距離變化而自動伸縮，并能夠使裝配體中相應的運動部件同彈簧的伸縮相匹配。

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