虛擬樣機技術在印刷機械設計中的應用
2010-03-15 09:36 來源:廣東印刷 責編:Victoria
- 摘要:
- 本文對印刷機械中的模切機進行結構創新性設計,在設計出理論數據后,沒有按照傳統的方法去試制樣品,而是采用了基于虛擬樣機分析軟件ADAMS,來進行機構的運動學、動力學和彈性動力學分析,結果表明所設計的機構滿足設計要求。
對遞紙系統的每一個循環來說,除了遞紙吸嘴的送紙和返回以外,其余的時間都可以用來進行紙張的定位。很明顯,改進以后,紙張定位時間即使是在提速的情況下,也要比原機構在低速情況下還要長一些。
在明確設計方案以后,根據模切機的工藝要求,進行機構選型,通過分析比較確定了以凸輪——連桿機構為初步的設計方案。選擇修正梯形加速度規律為從動件運動規律,確定機構參數,進行設計計算,采用SOLIDWORKS軟件實體建模。因為篇幅的關系,這里就不一一介紹推算的依據,以及詳細的過程了。根據機械設計的基本方法,求出理論模型是比較容易實現的。
現在問題的關鍵是,對于設計出來的產品,能否滿足要求?不同于傳統的設計方法,不需要急著去車間根據圖紙加工零件,而是采用新的方法,即利用虛擬樣機技術,來檢驗所設計出來的樣品,是否滿足使用的需要。在這里,我們需要使用ADAMS軟件。ADAMS軟件是美國MDI公司開發的一種機械系統動力學仿真分析軟件,可用于預測機械系統的性能,運動范圍,碰撞檢測,峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。它使用交互式圖形環境和零件庫、約束庫、力庫、創建完全參數化的機械系統幾何模型,對虛擬樣機系統進行靜力學、運動學和動力學分析,輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。
在ADAMS的界面下,可以直接進行幾何建模,ADAMS有豐富的幾何建模工具集。如果運用其它的專用建模工具,在建立模型以后再導入到ADAMS,要方便得多。因此,我們把設計圖紙由SOLIDWORKS建模以后,導入到ADAMS,并依次完成下面的工作,就可以用ADAMS進行模擬和檢驗了。
、偬砑蛹s束,比如鉸接副,圓柱副等等;
、谠O定機構的物理性質,比如材料等;
③進行仿真計算分析,設定輸出方式等。
把新設計的模切機遞紙牙機構導入到ADAMS后,根據ADAMS進行機構的運動學、動力學和彈性動力學分析,直接獲取所設計產品的實際性能。這里以機構的彈性動力學分析過程為例,說明具體應用的方法。
模切機的發展趨勢是機器速度不斷提高,而機器重量趨于減輕。因此,在機構設計中,應該考慮到隨著機器重量的減輕,構件的柔度加大,柔性構件在外力和慣性力作用下就會產生變形,從而會使機構真實的運動與預期的運動間產生誤差。而隨著速度的提高,慣性力急劇增大,這一問題也就越突出。所以,必須對所設計的新機構進行彈性動力學分析,以檢驗機構在高速情況下是否能滿足精度要求。
第一步:考慮到連桿受力比較大,也是連接機構上下兩部分的重要零件,它的柔性變化對機構的精度會有很大的影響,因此考慮把連桿柔性體化(機器轉速選定為9000轉/小時)。
第二步:把柔性體裝入機構,代替原來的剛性體零件,其它部分保持不變,重新進行裝配,對機構進行運動仿真,輸出遞紙牙的位移曲線。
第三步:和替換前的遞紙牙的位移曲線進行比較運算,把兩者隨時間的差異變化曲線輸出來。
從結果可以看出,即使是在高速的情況下(9000轉/小時),機構的誤差也在很小的范圍,最大為0.01mm,遠遠小于機器0.10mm誤差的要求,滿足設計要求。
如上所述,本文對印刷機械中的模切機進行結構創新性設計,在設計出理論數據后,沒有按照傳統的方法去試制樣品,而是采用了基于虛擬樣機分析軟件ADAMS,來進行機構的運動學、動力學和彈性動力學分析,結果表明所設計的機構滿足設計要求。這樣,大大簡化了設計流程,縮短了設計周期,對印刷機械的設計工作帶來了極大的便捷。因此,在印刷機械設計工作中,熟練掌握虛擬樣機技術的應用是新技術對廣大工程師的迫切要求。
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