基于Solidworks软件摇摆试验台设计运动护肩

在现代的机械设计中，三维设计以其直观性而使得传统的二维机械设计逐步向其转化。在设计摇摆试验台这类计算工作量大的复杂产品时应用三维软件，不仅避免了试制过程中大量的设计更改，而且大大地提高了生产效率，缩短了开发周期。本文系统介绍了应用SolidWorks软件进行摇摆试验台设计的过程和方法，对此类的设计有一定的参考价值。 一、引言近几年，计算机三维CAD/CAE/CAM软件的应用与普及，使得传统的二维机械设计逐步向三维设计转化。设计构思的表达由原来的二维图纸演变成直接用计算机模拟三维实体模型的虚拟产品。SolidWorks软件是美国SolidWorks公司基于Windows开发的全参数化三维实体造型软件。该软件可与Cosmos/Works工程师设计分析软件、Cosmos/Motion三维运动仿真软件等无缝结合。三维设计软件的功能在于：装配和干涉检查；有限元分析与优化设计（CAE）；机构运动仿真；工艺规程生成（CAPP）；数控加工（CAM）；由三维直接自动生电缆挂钩成二维工程图纸；产品数据过滤材料共享与集成等。这种形象化的三维设计具有直观、精确、快速的特点。摇摆试验台是一种集机械、电气自动控制、仪表、计算机技术于一体的物理仿真试验设备， 可以模拟舰船在给定条件下的摇摆运动，为被试设备提供摇摆环境，同时又可输出摇摆角真值，是舰载武器或仪器设备陆上试验的关键设备之一。常用的试验摇摆台为两自由度、三自由度或多自由度。高精度摇摆台一般采用串联型结构，即将二自由度复合运动分解为二个单自由度的运动，每个自由度单独液压驱动或电机驱动，并单独测角。摇摆试验台机械结构设计是整个试验设备设计最复杂、最关键环节之一。下面就以二自由度摇摆试验台为例介绍应用SolidWorks软件进行摇摆试验台机械结构设计的过程和方法。二、过程流程图过程流程图如图1所示。screen.width-333)this.width=screen.width-333" border=0>[/align]三、 三维实体设计1.设计要求机械台体结构要求：具有一定的刚度，台面的变形较小；在满足刚度、强度的前提下，台体的重量要轻，回转体的转动惯量尽量小；重心一定要在回转轴下方的一定范围内；计算出转轴的驱动力矩。2.三维实体设计根据试验平台台面尺寸和承载要求，结合以往的设计，初步确定台体的结构尺寸、断面尺寸、板材厚度，初步进行三维造型设计，完成零部件设计并按约束进行装配，如图2所示。[align=center]screen.width-333)this.width=screen.width-333" border=0>图2 摇摆台机械台体总图[/align]3.物理参数设计、工程计算分析首先确定重心位置。从运动平稳性及控制性等方面来考虑，台体的重心位置越接近回转中心越好。但从安全角度考虑，内、外环的重心均设计在回转中心以下一定范围内，以保证在故障情况下，台体能够靠自重自动回到零位（平衡位置）。若重心位置不合适，可采用配重或更改结构尺寸的方式调整。SolidWorks软件可以根据添加材料的比重，自动输出其物理特性。其中包括重量、重心、对重心的转动惯量和对坐标原点的转动惯量等。自控阀门对内、外环每个摇摆体进行独立分析，分别输出物理参数。若重心位置不合适，可高尔夫采用添加配重或更改结构尺寸的方式调整，利用SolidWorks尺寸驱动功能，立即可得到结果，直至满足要求。此物理特性可作为设计计算的依据。在以前手工计算，要几个人用几周的时间，而在这里瞬间即可完成，大大提高了设计效率。输出结果如图3所示。[align=center]screen.width-333)this.width=screen.width-333" border=0>图3 质量特性参数计算机输出结果[/align]4.有限元分析这里主要进行应力和应变分析。台面的变形会影响试验精度，根据试验精度要求进行误差分配，确定台面的允许变形量。利用Cosmos/works软件进行有限元分析，看最大变形量是否满足精度要求，最大应力是否满足材料要求。若不满足或余量过大可利用该软件尺寸驱动的特点进行修改设计。下面仅以内环部件为例介绍分析过程。(1)边界和载荷确定根据内环体的实际约束情况确定边界条件。载荷包括机械载荷、重力载荷。主要考虑受试设备和台面上配重、台体自重以及运动产生的惯性力和离心力。惯性力和离心力在给出最大角速度和最大角加速度后由程序自动添加，如图4所示。[align=center]screen.width-333)this.width=screen.width-3常德做无痛人流手术做的医院
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