基于Solidworks的升降辊虚拟样机设计及强度仿真分析

0 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性和合理性。

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。由于气压传动稳定性较差，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，而液压传动体积小、质量轻、惯性小、动作灵敏、运动平稳。综上所述，本研究升降机构采用液压传动升降方式。

    本研究的升降台结构简图如图1所示。

    图1 液压缸直接升降机构运动简图

    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。

    F=3n-(2P₁+P_b)    (1)

    式中：n为平面机构活动构件的个数；P₁为平面机构低副的个数；P_b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，以带动线卷上升到一定位置。

    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，目的是消除一定的不平稳性。

2 虚拟样机设计

    是一个基于特征、参数化、实体建模的设计工具。利用进行虚拟建模，其主要是先利用零件模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模块实现整体模型的装配构建，为分析做准备。

    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、创建一个装配体；B、添加第一个零件，此时，该零件状态为固定；