焊接演示台升降系统SolidWorks仿真及动作功能分析

1 引言

    目前，焊接演示台在国内并未产品化、系列化，国内企业多采用在平台四周嵌上玻璃作为焊接演示台。针对这种状况，研发一种新型的演示台很有必要。本文借助三维软件建模功能进行演示台装置的虚拟设计，虚拟装配，可以真实地反应各部件的空间位置，有效地检测工作装置各部件之间是否发生干涉与碰撞；并通过插件Cosmosmotion进行动力学仿真分析，从而检验玻璃升降装置工作过程的合理性和正确性。

2 总体方案

    2.1 设计方法

    本设计将自下而上法与自上而下法结合使用，在平台下，完成零件建模、装配、干涉与碰撞检查。考虑到演示台的功能与运输要求，演示台采用四支柱加台面和层板结构，防辐玻璃升降采用剪式升降。

    演示台由台面、支撑结构、底板和层板、升降机构、外包装和玻璃组件等部件组成。台面由30mm×30mm×2mm的方管和2.5mm厚的钢板焊接而成，还外加一个由抽屉和栅格板构成的工作台面，这2个构件均为独立部件；支撑结构包含接有万向轮的四根圆管支柱和由4mm×40mm×2mm的角钢做成的角接柱；底板和层板由2.5mm厚的钢板折弯而成；升降机构由电机、丝杠螺母传动副加剪式升降机构组成。外包装由20mm×20mm×2mm的方管焊接成架，再铆接上铝塑板构成：玻璃组件是铝合金架镶嵌玻璃结构。各部分之间可轻松拆装，便于产品运输，而且各部分的互换性强，便于产品的装配与维修，其结构简图如图1所示。

图1 焊接演示台总体结构图

    2.2 关键部件机构及工作原理

    2.2.1 升降机构运动数学模型

    本设计采用两叉臂升降方式，机构简图如图2所示。当A点移动到A1，同时B点移动到B1处，假设AA1=x，E点和E1之间在y方向上的距离（升降高度）EE1(y)=H。下面推导x和H之间的关系，建立升降装置的数学模型，以及确定相关参数的值。

图2 结构简图

    已知参数如下：连杆长度AD=BC=DE=CF=l，初始安装距离AO=a，由图中几何关系可以得到：

    现假定螺母沿图示x方向上进行匀速直线运动，时间t内所进行的位移为x=vt，可以得到升降高度

    式中，v由电机转速和丝杠螺距共同确定。