基于SolidWorks的抓盘结构设计与分析

1 引言

    抓盘是卧式沐浴机中实现按摩的关键机构，它位于传动链的末端，将转动和往复直线运动最终合成实现按摩的复合运动。其结构要求既要能满足为按摩提供一定的力度，变形小，运行可靠，安全，又能随着背部轮廓曲线调整按摩角度，让人感觉舒适，同时要求要体积小，质量轻，抓盘运转灵活，效率高。是一款在中小型企业中得到普遍应用的集成了CAD/CAE/CAM/PDM的三维软件。它能够方便的完成零部件建模：通过与其无缝连接的插件快速的进行工程分析，同时把分析结果保存在模型中。借助这些优良性能，能够快速可靠的完成零件的设计。以按摩抓盘为对象，在 2007中采用自上而下思路进行结构设计，并完成了抓盘部件的下涉检查、运动和结构可靠性分析，完整地呈现了采用三维软件完成设计和验证分析的全部过程，为机械产品设计与分析提供了一种可行的简便方法。

2 自上而下的装配体建模

    自上而下设计法是一种从装配体开始进行设计的方法。通过关联零件，布局草图，多实体零件等方式来生成装配体。采用这样的方法建立的装配体模型，当其中的零件模型或位置发生变化时，软件会自动修改与之关联的其他零件，这样大大减少修改时间，避免错误，提高设计效率。同时这种方法更符合人的设计思维习惯。其中通过关联零件建立装配体，是指先在装配体中插入—个零件，再根据这个零什的几何特征建立布局草图，并完成与之相关联的零件设计。按摩抓盘设计建模就用了这种方法。如图1所示。

    图1 按摩抓盘机构

    1.按摩球 2.按摩球压套 3.按摩球托架 4.万向节 5.万向节轴

    根据自上而下的设计思路，首先建立3按摩球托架的三维模型，接着由该零件生成按摩抓盘机构装配体，根据托架的几何特征依次完成1按摩球，2按摩球压套，4万向节，5万向节轴的建模以及一些其他连接件的建模，直至完成整个装配体的建模。这样，各个零件之间不仅仅具有装配连接约束关系，而且还具有几何拓扑约束关系，是一种完全关联的装配体。

3 抓盘装配体结构分析与优化

    3.1 干涉检查

    当完成建模后，可能因零件尺寸不合理，装配连接约束不当，致使零件之间出现干涉。干涉的存在影响了零部件之间的运动关系，是结构设计常见错误之一。干涉只通过肉眼是很难发现的，如果按照这样的设计进行零件加工，可能导致加工出来的零件无法装配。因此，在完成建模之后进行干涉分析是十分重要的一步。在中完成对摩抓盘装配体干涉分析非常简单。在主菜单中选“工具”，单击“干涉检查”，在弹出的对话框中选择需要干涉检查的零部件，单击“计算”进行干涉检查。如果检查出干涉，则要重新检查装配关系，甚至修改结构来消除干涉。检查结果表明摩抓盘未出现干涉，装配关系设计合理。