基于Solidworks的升降辊虚拟样机设计及强度仿真分析

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前言钢铁行业目前正向着连续化、自动化的方向发展，质量和效率都成为其行业竞争的基础，则实现快速有效的自动包装功能成为其关键要素。自动化的包装设备不仅可以替代老旧的手动包装，而且可以大大地提高其整体生产效率，提高产品的质量，因此钢铁行业应用自动化包装设备代替人工手工包装已经成为了钢材生产包装行业发展的必然趋势。 本文利用理论计算和虚拟仿真技术相结合，保证了分析结果的可靠陛和合理f生1升降机构理论设计升降机构按传动方式大致分为三类，即气压传动升降机构、机械传动升降机构和液压传动升降机构三类。由于气压传动稳定眭较差，机械传动结构大，质量重，总体布局不灵活，当外载过大时，容易损坏零部件，而液压传动体积孝质量轻、惯性孝动作灵敏、运动平稳目。综上所述，本研究升降机构采用液压传动升降方式。

1.1该机构的自由度由机械原理中平面机构理论可得平面机构的自由度公式如式 1所示日。

F3n-(2P.P (1)式中：I1为平面机构活动构件的个数；P。为平面机构低副的个数；Ph为平面机构高副的个数。

该升降机构采用液压缸直接向升降辊提供提升动力，以带动线卷上升到-定位置。

图1液压缸直接升降机构运动简图由图 1可得，该机构由具有 5个活动构件，具有6个转动副，1个移动副，共有7个低副，据式2.1可得，该机构自由度为 1。该机构的动力由液压缸直接提供，两侧杆件为辅助杆件，目的是消除-定的不平稳性。

2 SolidWorks虚拟样机没计SolidWorks软件是-个基于特征、参数化、实体建模的设计工具。利用SolidWorks软件进行虚拟建模，其主要是先利用零件漠块进行模型的零件建模，之后，利用其所建好的零件模型通过装配拈实现整体模型的装配构建，为分析做准备目。

2.1零件建模步骤A、建立草图；B、通过草图特征形成三维实体模型；c、通过应用特征对已经建立的三维实体模型进行修改和完善。

2.2零件装配步骤A、创建-个装配体IB、添加第-个零件，此时，该零件状态为固定；～ ～ 图2升降辊三 维结构模型图 图3应力云图c、继续添加其他零件或子装配体，并通过添加配合关系，加以定位；D、修改装配体，达到设计意图。本研究的升降辊在支承辊中间处和两侧添加单-耐磨条，在两个耐磨条之间安装三个耐磨块围绕整个辊体圆周。总计三个耐磨条、六个耐磨块。完成的装配体如图2所示。

3基于SolidWorks软件的有限元分析根据升降机构的工作原理可知，在整个工作过程中，升降辊是唯-- 处与托起物质相接触的结构之-，因此针对升降辊进行强度仿真分析，对机构的整体谢十提供了重要的依据。

参数 值升降辊所受接触压力 2.598MPa支承辊材料 AISI 1045钢耐磨条材料 灰铸铁耐磨块材料 球铁3.2添加模拟分析条件利用 SolidWorks软件进行有限元分析的过程和大多数FEA软件类似，也遵循着三大基本步骤目，即：A、预处理：定义分析类型静态、热传导、频率等)，添加材料属性，施加载荷和约束，网格划分IB、求解：计算所需结果；c、后处理：分析结果；D、读柔果。分析结果如图3所示。

3-3分析结果从图3可以确定，升降辊的最大应力值为95.8MPa，而设计中所采用的主要材料的屈服极限为460MPa，根据分析结果，其最大的等效应力远小于其材料的屈服极限口，因此，从分析结果上看，本研究的升降机构升降辊强度符合要求。

4结束语Solid'orks模拟设计及仿真分析能力的应用，使得升降机构的设计可以摆脱传统机械设计存在的弊端，使得设备样机的加工制造可以在设计更加成熟和完善的前提下进行。对虚拟样机进行性能仿真分析可以避免反复制造物理样机进行测试所带来的种种困难。同时，在进行三维虚拟建模的同时还可以生成所有设计尺寸的系统化参数统计表，这对于同类型产品的设计具有重大的参考价值，可以大大减少同类型设备没计的工作量。