基于Solidworks模块化机械产品动态仿真研究

0 引言

    机械产品在一定的环境下高速或者低速旋转，环境包括变速旋转、高温、高压等，某些零件失效之后，难以维修，这就给产品造成了一定的费用和难度。能够模拟仿真运动，motion模块能够准确输出某些参数曲线，为机械产品的运动提供数据，避免了由于转速或者其他因素带来的零部件失效。特别是在轴类零部件，应用广泛。

1 机械产品三维实例建模

    有专门的绘图工具箱，简单直观，编辑材料参数方便精确。如图1为某零部件，中间用销联接，此类零部件在机械产品应用广泛。分析其仿真运动目的在于掌握其运动规律，从而不致于零件在高强度和高转速下失效。

    图1 三维建模实例

2 虚拟装配

    能够提供各种配合及约束，为了更为精确输出仿真图线，销采用过盈配合，销中间段采用间隙配合，这样符合现实状态下的仿真运动。旋转马达加载于零件上，分析的转动弧度为四分之一圆弧，这样可以使零件在小弧度范围内分析的更为精确，使其疲劳及其他参数更为细致准确。

3 仿真分析

    如图2为装配体仿真模型，加载旋转马达，进行动态仿真。为了符合现实运动状态，设置阻尼系数为0.2。

    图2 动态仿真运动

    在现实运动状态下位移、能量耗散、质心速度、平均速度四个参数对整个运动有着至关重要的作用。位移用来检测装配体的零件是否松动，防止装配体在运转期间发生破坏。能量耗散用来检测装配体内部是否能够运转平稳，能量释放直接关系到装配体的寿命。质心速度不能波动太大，否则会发生振动现象，给装配体带来失效。平均速度应该与马达的速度有一定的关系表达式，这样才能平稳转动。

    如图3、图4、图5、图6分别为角位移、能量耗散、质心速度、平均速度输出曲线，时间为前5秒。

    图3 角位移输出曲线

    图4 能量耗散输出曲线

    图5 质心速度输出曲线

    图6 平均速度输出曲线

    参数曲线分析：角位移输出曲线始终在数值为9.0000E+01上下微小浮动，运转平稳。能量耗散基本上在0微小浮动，这是因为在这四分之一圆弧转动范围内，能量消耗很小，有一个时刻大幅度向下，说明零件在这个时刻由于平均速度在这个时刻变化幅度大引起的。质心速度曲线始终处在1.3031E+01，上下微小波动，有一个时刻变化很大，这是由于遇到粗糙度较好的某个微小部位，属于正常情况。从平均速度曲线上看，运转情况比较平稳，最大值与最小值只差仅为2.0000E-09，相差很小。