基于SolidWorks和MIDAS的变位机虚拟样机设计与有限元分析.pdf

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1、2014年6月机械设计与制造工程Jun．2014第43卷第6期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．43No．6DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．06．008基于SolidWorks和MIDAS的变位机虚拟样机设计与有限元分析邵磊磊，陶晔，陈超，张捷(1．扬州大学机械工程学院，江苏扬州225000)(2．张家港市新亨通机械有限公司，江苏张家港215000)摘要：变位机是焊接工件时对焊缝位置进行调整的装置。应用三维设计软件SolidWorks建立变位机三维模型，使用有限元分析软件MI

2、DAS建立有限元模型，对变位机进行有限元静态和模态分析，得到了变位机的静态形变、固有频率和振型，实现了变位机的虚拟样机设计。关键词：SolidWorks；MIDAS；变位机；虚拟样机设计；有限元分析中图分类号：TG439．9文献标识码：A文章编号：2095—509Xf2014)06—0033—04履带起重机结构件分为底座、平台、左履带架、用双座双回转的形式，结构为：两侧固定在地面上右履带架4部分，其中底座是非常重要的结构件，的机架，机架上安装固定机箱，两端机箱通过回转处于承载上方的平台和连接两侧履带架的关键位支承连接中央的U形回转臂，回转臂由两根H型置。底座的竖直

3、焊缝较多，并且位置复杂，焊接质钢组成的大梁、回转臂中央的回转支承及其上方的量难以保证。焊接位置(立焊、仰焊和水平焊)对圆形装夹盘构成，底座焊接件通过装夹盘上的夹具焊接效率和焊接质量影响很大，水平焊的焊接难度定位装夹固定，并且随回转臂进行360。双回转。最小、效率最高，在相同条件下焊接质量最好。因因此，双回转是通过头部机箱和U形架中间的两此，采用一种对焊接工件进行翻转变位，将工件上套传动系统来实现。．所需焊接的焊缝调整到水平焊位置的变位装置。1．2三维模型的建立针对履带起重机结构件中底座焊接件的焊接作业，三维模型的建立采用三维设计软件Solid．采用虚拟样机的方法设

4、计一台专用变位机，运用Works。首先建立底座焊接件的三维模型；然后通SolidWorks2010三维设计软件进行变位机的结构过软件求解得到，y和z3个方向的重心位置和设计，设计完成后将模型导入有限元分析软件MI-转动惯量；最后通过底座焊接件的重心位置来确定DAS，生成有限元模型，在完成前处理之后进行求整个回转臂的回转中心位置，从而保证在装夹上底解，得到各阶固有频率和振型，模拟出变位机的变座焊接件以后整个中央部分的回转中心和两侧回形结果，为变位机的结构优化和改进设计提供参转支承的回转中心重合，实现回转速度稳定、回转考。过程平稳无振动。变位机的三维模型如图1所示。1

5、结构设计和三维模型的建立2MIDAS有限元分析1．1结构设计为了便于对变位机进行有限元静态和模态分焊接变位机属于焊接辅助机械中的焊件变位析，需对三维模型进行简化和删除，主要是简化一机械，根据其结构不同分为伸臂式、座式和双座式些复杂的细小结构，同时删除一些不必要的特征、3种⋯。根据现场焊接条件要求，底座焊接件质量零件和接触。在变位机中主要是删除圆角、倒角、为15t，焊接件扁平且质量分布在四周，回转半径较圆弧过渡、螺栓和螺纹孔等。模型简化后如图2所大，为5800ram。基于以上条件，本次设计决定采示收稿日期：2014—03—18作者简介：邵磊磊(1989一)，男，江苏

6、宜兴人，扬州大学硕士研究生，主要研究方向为机构设计及优化。·33·2014年第43卷机械设计与制造工程位机的静态最大变形和最大位移都发生在回转臂中[M]．北京：．机械工业出版社，2001．[2]于亚婷，杜平安，王振伟．有限元法——原理、建模及应用部位置。为了减小变形，建议在回转臂中部位置增[M]．北京：国防工业出版社，2004．加加强筋或选用更大型号的H型钢。有限元模态[3]张波．ANSYS有限元数值分析原理与工程应用[M]．北京：分析的结果为焊接变位机的机身结构改进和优化提清华大学出版社．2005．供了参考，同时也为其故障诊断提供了依据。[4]傅志方．模态分析理

7、论与应用[M]．上海：上海交通大学出版社，2000．参考文献：[5]包世华．结构动力学[M]．武汉：武汉理工大学出版社，[1]王政．焊接工装夹具及变位机械——性能·设计·选用20nSTheVirtualPrototypeDesignandFiniteElementAnalysisofPositioningMachineBasedonSolidWorksandMIDASSHA0Leilei，TAOYe，CHENChao，ZHANGJie(1．YangzhouUniversity，JiangsuYangzhou，225009，China)(2．Zhangjiagang

8、NewHi