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在SolidWorks中偏置曲柄滑块机构运动仿真分析

日期:2020-10-05    浏览量:载入中...

曲柄滑块机构,又称曲柄连杆机构,是一种利用曲柄和滑块实现旋转和运动相互转换的平面连杆机构。它广泛应用于各个行业,尤其是锻压机械行业。根据运动机构的布置特点,曲柄滑块机构一般可分为两种类型:节点正偏置和偏置。节点偏置机构主要用于改善压力机的受力状态和运动特性。从而提高压机的精度。为满足研究艺术的要求,该结构分为两种类型:正偏和负偏。本文利用SolidWorks建立三维模型,并进行仿真分析。模拟了三种机构的运动过程,生成了运动曲线并进行了比较。分析了三种机构的适用场合。


1 建立数学模型

以某曲柄滑块机构为例,作如图1所示的曲柄滑块机构简图,演示其节点布置的几种形式。其中O点为曲柄的旋转中心,A点为曲柄和连杆的连接点,B点为连杆和滑块的连接点,节点正置,即连杆的连接点B的运动轨迹位于旋转中心0和连接点B的连线上,如图1a所示。节点偏置分为正偏置和负偏置,正偏置如图lb所示,负偏置如图lc所示。


     solidworks中偏置曲柄滑块机构运动仿真分析
    图1 曲柄滑块机构简图

  

根据参考文献,得出曲柄滑块机构正置时运动特性为:


     solidworks中偏置曲柄滑块机构运动仿真分析


2 仿真运动分析
2.1 SolidWorks模型的建立

本文根据现有某机床结构建立简化结构。首先对模型进行结构简化.在SolidWorks环境下进行三维实体造型,然后通过装配完成机构模型的组装;其次,采用COSMOSMotion插件对其进行仿真分析,输出三种结构的运动特性曲线。通过建模,得到虚拟样机的模型如图2所示。


     solidworks三维软件

    图2 曲柄滑块结构三维模型简化图


2.2 运动曲线特征

最后进行仿真和运动fH1线输出,如图3、4所示.分别为曲柄滑块机构正置、正偏置和负偏置一三种状态下的位移曲线图、速度和加速度曲线图,横坐标为时间,纵坐标为相应的位移、速度和加速度。由此看出,滑块正偏置,接近下死点时,速度较为缓慢,以达到拉伸的作用,回程时速度较快,节约整个l:作过程的时间,提高效率;滑块正置时,运动特性曲线为正余弦曲线;滑块负偏置时,运动特性与正偏置相反,回程速度较慢,适合应用在平锻机中。


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    3 结论
    曲柄滑块机构是压力机中最常见、也是应用最多的结构。节点偏置对滑块的运动特性有一定影响,凋整偏置值和杆长,能够改善压力机的受力状态和运动特性,得到满意的运动曲线,对压力机设计具有重要的意义:
    (1)建立相应的数学模型,从理论公式计算中可以看出,偏置值和杆长对曲柄滑块机构有一定影响。
    (2)运用SolidWorks的COSMOSMotion捅件对结果进行仿真,模拟出三种机构的运动过程,生成运动曲线并进行比较,分析三种机构分别适用的场合。

    (3)在今后的设汁中,通过设置合理的偏置值和杆长,优化压力机的运动曲线图,能够满足零件拉伸工艺要求,达到客户需求。


偏置曲柄滑块机构具有快速返回特性。本文采用SolidWorks三维软件进行建模,并使用COSMOSMotion插件对曲柄滑块机构的节点偏移进行仿真分析。通过仿真结果得到运动规律,并根据运动特性选择合适的应用场合。


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