基于cosmosmotion拉伸用曲柄压力机的运动分析a

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1、基于COSMOSMotion拉伸用曲柄压力机的运动分析摘　要：本文研究了在SolidWorks平台上进行拉伸用曲柄压力机机构建模与运动仿真分析的方法。从而使多杆机构的运动分析直观、简单和精确，大大提高多杆机构的设计精度和效率。关键词：曲柄滑块机构；仿真；COSMOSMotion；SolidWorks1．引言多杆机构具有四杆机构常常难以实现的一些功能，可以更好地满足实际设计需要。但由于多杆机构尺寸参数多，运动要求复杂，因而其设计及运动分析也较困难[1,2]。SolidWorks是款非常优秀的3DCAD软件，功能强大，它可以精确且快捷地建立各种复杂机构的仿

2、真模型，随后即可应用其集成的CAE插件COSMOSMotion，详尽地对机构模型进行运动和动力学分析，且不需要编程，获得机构中各构件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等，跟踪零件的运动轨迹，并以动画、图形、表格等多种形式表示分析结果，以此可指导修改机构的设计，减少总体设计时间，实现高效开发的目的[3,4]。本文以12.5t拉伸用曲柄压力机为例，利用08版SolidWorks/COSMOSMotion软件来建立该压力机机构的运动学模型，对其进行仿真分析。该压力机工作参数为：滑块行程为640mm，最大工作行程为360mm，滑块行程次数为l6次/分，电机

3、功率5kW。其机构运动简图如图1所示。可见，该机构由一曲柄摇杆机构和一曲柄滑块机构串联而成，曲柄摇杆机构的连杆充当曲柄滑块机构中的曲柄。机构的自由度等于1。BCO2AO1FED图112.5t压力机机构运动简图Fig.1Motionschematicdiagramofcrankpressmechanism2．应用COSMOSMotion进行运动分析的实现过程2.1创建实体零件根据图1给出的尺寸，用SolidWorks对各杆件进行三维造型。由于只是涉及运动分析，故在创建杆件实体零件时，只要杆长符合尺寸要求即可，截面尺寸和形状可以自定。图2为创建好的曲柄O1

4、A的三维模型。利用SolidWorks尺寸驱动特点，只要修改曲柄长度，将尺寸210改为摇杆O2B的长度520，其他尺寸不变，就可得到零件摇杆O2B。同理得到连杆CD。图3为滑块的三维模型。考虑到各杆件建好模后，还需要装配到一起形成机构，故将形成铰链副的圆柱孔其直径应一致，这里均定为25mm；构成移动副的滑块内腔截面尺寸应与机架EF的截面尺寸相同。6图2曲柄的三维模型图3滑块的三维模型Fig.2CrankmodelingFig.3Slidermodeling2.2创建装配体将前面完成的零件逐一插入，通过添加重合、平行、垂直、相距等配合功能，按图1所示尺寸

5、调整好用作机架的3个零件之间的位置后，将它们设为固定。SolidWorks中的固定零件自动映射为COSMOSMotion中的静止零件。为了便于装配，可通过移动、旋转、局部放大操作。每个铰链副是通过添加重合配合和同心配合来实现的，一个同心配合和一个重合配合映射成一个旋转副。将滑块内腔相互垂直的两个平面与机架EF相对应的两个相互垂直的外表面分别进行重合配合，便映射为移动副。图4为完成好的机构装配体。图4压力机机构装配体Fig.4Assemblyofcrankpressmechanism2.3仿真2.3.1为机构的主动件添加驱动由于该机构的自由度为1，故主动

6、构件数只有一个，即曲柄O1A。根据滑块的行程次数可知曲柄的转速为l6转/分。利用马达工具钮为曲柄添加驱动，并设置驱动参数为：等速、16RPM（转/分），逆时针方向转。注意驱动应添加在与机构运动平面平行的曲柄的一个面上。2.3.2添加滑块的工作阻力滑块在向左的工作行程中，在拉伸的前后段各有一段约0.22H的非工作距离，H为滑块的行程，工作阻力曲线如图5所示。滑块向右的空回行程没有工作阻力。为添加滑块的工作阻力，先进行一次仿真，以确定滑块的行程。仿真时间等于曲柄转动角度除以曲柄转速，这里只模拟曲柄转动两周，因此仿真时间=2/16=0.125min=7.5s

7、。6图5滑块工作阻力曲线Fig.5Workloadcurveofslider由于在创建机构装配体时添加的配合，已自动映射为COSMOSMotion中的连接，因此，为曲柄添加了驱动并调整好仿真时间后，就可进行仿真。仿真自动计算完毕后，单击结果和图解按钮，按图6设置参数并确定，便可获得滑块质心X方向位置曲线，如图7所示，得到滑块行程H=-1000-（-1671）=671mm。图6显示滑块质心X方向位置曲线的参数设置Fig.6ParametersettingofXorientationlocationofslidercentroid图7滑块质心X方向位置随时

8、间变化曲线Fig.7SimulationcurveofXorientationlocation