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插床导杆机构的优化设计与运动仿真

发布时间:2019-08-03

摘要: 对插床导杆机构的工作原理和运动过程进行了分析,运用动力学仿真软件 ADAMS 对导杆机构进行了参数优化设计,优化了导杆机构的几何参数,改善了其综合运动性能。利用 Pro /E 和ADAMS 软件建立优化后机构的虚拟样机,对优化结果进行了仿真验证。

  关键词: 插床; 导杆机构; 优化设计; 运动仿真

  插床是一种具有急回特性的金属切削机床,广泛用于加工键槽、花键槽、异形槽和各种异型表面。在对插床进行设计、制造时,要使插刀在进给过程中尽可能地平稳,以保证加工零件的表面质量; 插刀快退时尽可能减少空行程时间,提高插床工作效率。要实现插刀的平稳运行,了解执行机构结构参数对其运动特性的影响,仅凭理论计算和经验往往难以实现。ADAMS 软件是美国 MDI 公司开发的机械系统动力学仿真分析软件。设计人员可在该软件的交互式图形环境下建立或导入机械产品的虚拟样机,再对虚拟样机进行静力学、运动学和动力学仿真分析,输出位移、速度、加 速 度 和 反 作 用力 曲线。ADAMS 软件的仿真可用于预测机械产品的性能、运动特性等,目前已广泛应用于工业领域的机械产品研发中。本文对插床中导杆机构的设计进行了研究,分析其工作原理,设计计算导杆机构的几何参数,对导杆机构进行了运动学分析。利用 ADAMS 软件对导杆机构的关键点坐标进行以加速度为优化目标的参数化设计研究和优化设计,实现了导杆机构结构尺寸的最优化设计。

  在此基础上返回 Pro /E环境中修改相关零件的结构尺寸,使之与优化后的参数对应起来,再导入 ADAMS 软件中进行仿真,验证了优化设计改善机构性能的可行性。虚拟样机技术在插床设计中所显示出的优越性,为进一步提高插床的工作质量提供了新的设计思路和方法.

  1 、导杆机构原理及运动分析

  1. 1 导杆机构工作原理

  导杆机构是插床实现插削运动的一个关键机构。导杆机构由机架 1,齿轮 2 和 3,滑块 4 和 7,导杆 5,连杆 6 组成,机构运动简图如图 1 所示。图中齿轮 3 为原动件,当齿轮 3 旋转时,通过滑块 4带动导杆 5 围绕 C 点作往复摆动,导杆 5 通过连杆6 带动滑块 7 上下来回移动,从而完成切削过程。

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