基于Solidworks的液压扳手虚拟样机设计

　　0 引言

　　在水利、水电和桥梁等基础设施的施工、维修及改造过程中，大扭矩紧固件的拆装作业必不可少同时又十分艰巨。如上海磁悬浮铁道工程中的架桥机的行走机构的M120螺母，三门峡水电厂50MW水轮机组中转子法兰盘上的M140的螺钉组，用传统的人力方法进行拆装时，不仅劳动强度大，作业效率低，而且可能损伤邻近的零部件。因此设计开发适用于大型紧固件拆装的便携式液压扳手是十分必要的。

　　Solidworks是基于Windows平台的全参数化的三维特征造型软件，可以十分方便地绘制三维实体，以立体的、有光的、有色的生动画面表达大脑内产品的设计结果，有利于新产品、新方案的设计；同时内嵌集成了COSMOSWorks有限元分析优化软件和COSMOSMotion全功能运动仿真软件，可以随时对设计对象进行分析测试，对复杂机械系统进行完整的运动学和动力学仿真，可以帮助工程师测试和分析复杂的零件和装配体，有助于缩短开发时间、降低物理原型机仿真的成本、提高产品质量、增加收益和缩短投放市场时间。

　　为此，我们利用 2005软件对便携式液压扳手进行了创新设计，并利用COSMOSMotion进行了运动模拟，利用COSMOSWorks对所设计的液压扳手进行了静态分析，最终完成了基于的液压扳手虚拟样机设计。

　　1 便携式液压扳手的主体样机设计

　　1.1 零件设计建模

　　利用拉伸、阵列、切除等特征，建立便携式液压扳手主要零部件的三维参数化模型，包括棘轮、棘爪、液压油缸、活塞杆、旋转接头等如图1、图2所示。为了保证液压扳手结构紧凑，操作灵活、方便，重量轻，在液压油缸设计时采用了特殊的结构形式，在缸壁中设计液压油道，将传统的进、出油口分置的液压油缸的进、出油口合并，慢速推进时统一由旋转油管接头，将液压泵站的液压油输入给油缸的无杆腔，同时将有杆腔的液压油输回油箱；快速退回时由旋转油管接头将液压泵站的液压油输入给油缸的有杆腔，同时又将无杆腔的液压油输回油箱。

　　图1 液压油缸三维剖视图

　　图2 旋转接头体三维剖视图

　　油管旋转接头由接头柱、旋转接头体和侧旋转接头三大部分组成，根据液压油缸的结构，接头柱固定在油缸油口中，旋转接头体可绕接头柱在扳手顶面360°六位旋转，左右两个对称的侧向接头可在扳手立面180°三位旋转。旋转接头体下方设有进油、回油柱，与液压缸上部油口配合，通过螺钉连接到液压缸上，进油、回油通道端部设计弹体腔，由两道密封环进行密封。旋转接头体中设有上下两层圆周均布各六个弹体腔，每个弹体腔各有一个大弹体，弹体有中孔油道、顶部为球面，与接头体的弹体腔表面配合。根据扳手不同作业位置，旋转接头体中的一组弹体将在弹体尾部弹簧的作用下顶入弹体腔，另外五组弹体由于旋转接头体圆柱面的阻挡还被压在弹体腔中，实现不同的动作控制。