拔麻機前懸掛裝置設計與分析

拔麻機前懸掛裝置設計與分析,讓我們看看以下，中國工業協會唯一指定模具設計基地---科技，將為您作詳細的介紹。

    目前，機械設計已從二維發展為三維動態結構設計。SolidWorks是當今最為流行的三維CAD軟件之一，具有基于特征、參數化、實體造型等特點，通過它可以進行零件設計和三維虛擬裝配。結合運用與之無縫集成的運動仿真軟件COSMOS/Motion、有限元分析軟件COSMOS/Work來設計分析零部件及整機裝配，可大大提高設計效率。
    
    我所從黑龍江引進懸掛式亞麻拔麻機進行試驗，為了解決拔麻機與配套動力的連接問題，采用SolidWords對前懸掛裝置進行設計與分析。
    
    1拔麻機的結構和原理
    
    懸掛式拔麻機主要由機架、變速箱、主動輪、拔麻帶、壓緊輪、輸送裝置、懸掛提升裝置、拔麻裝置等組成(圖1)
   

    主動輪和被動輪分別安裝在機架兩端，拔麻帶纏繞在主動輪和被動輪上，機架上的變速箱輸出軸與主動輪相連，拔麻輪通過支架和機架相連，壓在拔麻帶外側。一組壓緊輪與拔麻輪相錯位安裝在機架上，壓緊輪安裝在拔麻帶內側。輸送裝置由兩個帶輪和輸送帶組成，安裝在機架一側，將拔掉的麻落向機具一側輸送后在地面形成連續的鋪條。

    2前懸掛架的結構與建模
    
    采用SolidWorks對拔麻機進行三維建模和裝配。根據設計要求，拔麻機在運輸狀態下需提升到一定的高度，在工作狀態下要求拔麻輪底端離地95 mm，并保證機具水平。設計采用液壓油缸控制機具的升降、平行四邊形機構保證機具升降時保持水平。

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    3運用COSMOS/Motion仿真驗證
    
    COSMOS/Motion與SolidWorks無縫集成，是一個全功能運動仿真軟件，可以對復雜機械系統進行完整的運動學和動力學仿真，得出系統中各零部件的運動情況，如位移、速度、加速度和作用力及反作用力等。并將結果以動畫、圖形、表格等多種形式輸出，另外可將零部件在復雜運動情況下的復雜載荷清況直接輸出到主流有限元分析軟件中，進行強度和結構分析。
    
    建好如圖1的三維模型后，在裝配模塊下直接進入仿真環境。在進行仿真之前，應先進行與仿真相關的基本參數設置，如力的單位、時間單位，重力加速度大小，以及與動畫有關的幀時間間隔及幀數等。
   

    在這里還要添加平行四邊形機構的下邊與定位板及下邊與拔麻帶之間的碰撞約束。設置完畢后進行仿真，通過機構運動仿真，發現機構在升降過程中懸掛架和機具間存在運動干涉。便可以直接在裝配體環境下修改發生干涉的零件，而且裝配體零件中的修改可以直接反映在零件模型上，實現模型動態交互更新。
   

    修改后的模型，再次進行運動仿真，干涉現象消失。得到機具的最高點和最低點的位置，如圖4,5所示。油缸伸長時機具水平上升，油缸縮短時機具水平下降，工作狀態和運輸狀態都能夠滿足設計要求。
    
    4強度分析
    
    COSMOS/Work能對SolidWorks生成的零件和部件進行有限元分析，可以對零部件施加各種外力、壓強、重力乃至輻射，零件材料可以有多種選擇，可以是不同種類的鋼鐵、有色金屬、非金屬等，也可以自定義材料，輸人材料的極限強度等資料，通過軟件的分析就可以得到零部件的應變、應力、形變等數據。
    
    4.1確定材料條件
    
    懸掛架材料為碳素結構鋼Q235A，材料的力學性能參數為:彈性模量210 000 N/平方毫米，泊松比0.3 ,屈服強度235 N/平方毫米，抗拉強度375 N/平方毫米，密度7.829g/平方毫米。
    
    4.2載荷分析
    
    通過動力學分析，結合運用COSMOS/Motion運動仿真功能模擬拔麻機的運動，確定懸掛架的主要受力是拔麻機的自重。經測量，拔麻機的重量約為230kg，計算出懸掛架各狀態的受力情況，發現當拔麻機在最高位置時，即在運輸狀態下懸掛架受力最大。
    
    4.3添加載荷和確定約束條件
    
    以懸掛架最大受力的狀態作為靜力分析的工況。懸掛架與拖拉機連接的一端固定，承受拔麻機自重230 kg。在與拖拉機連接的一端建立約束，在拔麻機整機上施加分布載荷。由于拔麻機整機結構復雜，劃分網格困難，難以直接參與有限元分析，因此采用等效質點法解決這個問題。建立一個較規則的實體，該實體與拔麻機具有相同的質心和相等的質量替換拔麻機整機，如圖6所示。
    
    4.4網格劃分
    
    網格的劃分對有限元分析的計算量和準確性影響很大，網格劃分越小，計算精度就越高，所需計算機資源和運算時間也越多。因此，必須根據分析計算的對象采用適當大小的網格。本文選用實體網格單元進行離散，劃分網格后模型如圖4所示。
    
    4.5有限元靜力分析和結果
    
    完成了上述前處理工作后即可進行解算。解算結果得出懸掛架最大剪應力為72.52 MPa,最大主應力為99.73 MPa，最大等效應力為127.625 MPa。強度校核條件是:
   

    5結束語
    
    通過實際分析可以看出，利用SolidWorks及與其無縫集成的運動仿真COSMOS/Motion、有限元分析COSMOS/Work軟件可以大大簡化機械產品設計的開發過程，縮短開發周期，減少設計中的錯誤，提高產品的設計質量和設計人員的工作效率，達到事半功倍的效果。經拔麻機田間試驗證明，該懸掛架滿足設計要求。