基于SolidWorks的液压支架模型运动仿真与分析

0 引言

    三维造型软件是专门为机械行业所设计的软件，利用对液压支架进行设计，可以利用其仿真模块分析液压支架各部件之间的运动关系，并绘制出各部件的运动轨迹曲线图，对液压支架的理论分析、结构改良以及设计都有着重要的作用。同时还能够与Adams、ANSYS等多种分析软件良好的结合，为液压支架的下一步分析奠定了基础。

1 液压支架三维模型的建立

    ZY320型液压支架一般由顶梁、底座、掩护梁、前后连杆、立柱以及各个千斤顶组成。为了实现液压支架工作过程的运动仿真，首先就是建立液压支架的三维模型．液压支架的三维模型的建立主要包括液压支架各个零部件的实体造型以及整机的虚拟装配。其次就是正确地确定各个构件之间的装配关系，通过“同轴心”、“重合”、“平行”、“垂直”、“距离”等配合命令配合起来，这是实现液压支架运动仿真的关键。 

    图1是利用三维造型软件建立的ZY320型液压支架整机模型，对液压支架整机建模一般采用的是自下而上的建模方法，即根据各个零件的结构形状与尺寸建立零件的三维模型，然后再按照之间的配合与约束关系进行装配，完成整机的虚拟装配。

    图1 ZY320型液压支架整机模型

2 液压支架的运动仿真和分析

    (1)ZY320液压支架运动仿真的建立

    COSMOS Motion插件集成于中，并且与Solid Works软件实现无缝连接。COSMOS Motion插件是一个较强大的运动分析与仿真模块。通过它进行液压支架的运动仿真时，能够精确地得到液压支架各个零部件的速度、位移、加速度、力及反作用力等运动情况，得到相应的曲线图。

    COSMOS Motion仿真模块对ZY320型液压支架运动仿真主要分为几个步骤，如图2所示。

    图2 液压支架仿真过程

    液压支架运动仿真过程具体实施步骤：

    ①确定液压支架运动零部件与静止零部件，将液压支架底座设为静止零部件，其他的部件设置为运动零部件；

    ②生成约束，COSMOS Motion提供旋转副、球副、平移副、圆柱副、固定约束、万向节等约束副，液压支架在整机装配的过程中就将相应的约束副自动添加到模型中了，如在立柱与顶梁、立柱与底座分别在柱窝的地方用球副连接：对于各类的千斤顶中的液压缸与活塞之间采用了平移副进行连接；前梁与顶梁，顶梁与掩护梁，掩护梁与前后连杆，前后连杆与底座等各个构件之间采用旋转副连接起来；