滚动功能部件寿命试验台传动机构的虚拟设计与运动仿真

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1、2014年2月机床与液压Feb．2014第42卷第3期MACHINETO0L＆HYDRAULICSVo1．42No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．03．039滚动功能部件寿命试验台传动机构的虚拟设计与运动仿真徐弘博，冯虎田，欧屹(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：根据滚动功能部件新产品寿命试验的要求，对寿命试验台的传动机构进行设计。在完成结构设计的基础上，运用Pro／E软件对其进行三维实体建模和虚拟装配，运用ANSYS软件对机构关键零件进行应力分析，并用Pro／E软件的机构分析模块Mechanism对其进行运动

2、仿真分析。仿真结果显示：该寿命试验台传动机构的设计能够满足试验要求，为该试验台整体设计及优化提供了技术支持，缩短设计周期，节约研制经费。关键词：寿命试验台；虚拟设计；有限元分析；运动仿真中图分类号：TH132文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)3—138—4VirtualDesignandKinematicSimulationofTransmissionMechanismforRollingFunctionalUnitLifeTest．bedXUHongbo．FENGHutian，0UYi(NanjingUniversityofScienceandTe

3、chnology，NanjingJiangsu210094，China)Abstract：Accordingtolifetestrequirementsofrollingfunctionalunitnewproduct，transmissionmechanismofthelifetest—bedwasdesigned．Basedonthestructuraldesign，Pro／Ewasappliedtothethree·dimensionalmodelingandvirtualassembly．ANSYSwasappliedtothestressanalysisfor

4、keypartofthemechanism．Furthermore，kinematicsimulationandanalysiswereconductedundertheMechanismmoduleofPro／E．Thesimulationresultsshowthatthedesignoftransmissionmechanismforrollingfunctionalunitlifetest—bedcanmeetthetestrequirements．Itprovidestechniquesupportsforintegraldesignandoptimizati

5、onofthetest—bed．ThedesigncycleiSshortenedandtheresearchcostiSsaved．Keywords：Lifetest—bed；Virtualdesign；Finite·elementanalysis；Dynamicsimulation由于机床在装备制造业中的基础地位，对机床中采用曲柄齿轮齿条机构作为试验台的传动机构，该传滚动功能部件，如滚珠丝杠和滚动直线导轨的质量提动机构在实现往复运动的同时起到行程放大的作用，出了更高的要求，这就要求提高滚动功能部件新以此达到测试目的。产品各项性能参数的检测水平。在滚动功能部件新产1曲

6、柄齿轮齿条机构工作原理与尺寸设计品的寿命试验中，往往需要试验台长期往复运动来满1．1曲柄齿轮齿条机构工作原理足测试要求，这对试验台的驱动方式提出了很高的要曲柄齿轮齿条机构如图1所示，曲柄1半径为R求。若采用滚珠丝杠作为传动部件，则存在传动效率作为主动件转动，通过连杆2推动齿轮3与上、下齿低、运行速度慢的问题；若采用齿轮齿条作为传动部条4、5啮合传动，上齿条4(或下齿条)固定，下件，则需要电机频繁正反转，存在电机和控制系统的齿条5(或上齿条)作往复移动。齿条移动行程安全隐患。基于以上考虑，采用机械结构实现电机单H=4R(1)34向旋转带动试验台往复运动的功能。传统机械式往

7、复运动机构大多采用曲柄摇杆往复运动机构，这类机柄构往往存在行程调节范围不大或机构庞大的问题。杆轮所以，想获得大行程的往复运动试验台，一般需要相齿条齿条应的位移放大机构。根据滚动功能部件测试试验的要求，试验台面行程不小于2000mill；试验台面平均运行速度不小于图1曲柄齿轮齿条机构原理图0．4m／s；为了便于试验人员进行操作，试验台面高若将齿轮3改用双联齿轮3与3，半径分别为度不超过1000mm；同时要求试验台面在两端极限r3、r，齿轮3与固定齿条5啮合，齿轮3与移动齿位置的速度尽量小以满足换向要求。基于以上考虑，收稿日期：2013—01