拔麻机前悬挂装置的设计与分析

    3运用COSMOS/Motion仿真验证
   
    COSMOS/Motion与SolidWorks无缝集成，是一个全功能运动仿真软件，可以对复杂机械系统进行完整的运动学和动力学仿真，得出系统中各零部件的运动情况，如位移、速度、加速度和作用力及反作用力等。并将结果以动画、图形、表格等多种形式输出，另外可将零部件在复杂运动情况下的复杂载荷清况直接输出到主流有限元分析软件中，进行强度和结构分析。
   
    建好如图1的三维模型后，在装配模块下直接进入仿真环境。在进行仿真之前，应先进行与仿真相关的基本参数设置，如力的单位、时间单位，重力加速度大小，以及与动画有关的帧时间间隔及帧数等。
   

    在这里还要添加平行四边形机构的下边与定位板及下边与拔麻带之间的碰撞约束。设置完毕后进行仿真，通过机构运动仿真，发现机构在升降过程中悬挂架和机具间存在运动干涉。便可以直接在装配体环境下修改发生干涉的零件，而且装配体零件中的修改可以直接反映在零件模型上，实现模型动态交互更新。
   

    修改后的模型，再次进行运动仿真，干涉现象消失。得到机具的最高点和最低点的位置，如图4,5所示。油缸伸长时机具水平上升，油缸缩短时机具水平下降，工作状态和运输状态都能够满足设计要求。
   
    4强度分析
   
    COSMOS/Work能对SolidWorks生成的零件和部件进行有限元分析，可以对零部件施加各种外力、压强、重力乃至辐射，零件材料可以有多种选择，可以是不同种类的钢铁、有色金属、非金属等，也可以自定义材料，输人材料的极限强度等资料，通过软件的分析就可以得到零部件的应变、应力、形变等数据。
   
    4.1确定材料条件
   
    悬挂架材料为碳素结构钢Q235A，材料的力学性能参数为:弹性模量210 000 N/平方毫米，泊松比0.3 ,屈服强度235 N/平方毫米，抗拉强度375 N/平方毫米，密度7.829g/平方毫米。
   
    4.2载荷分析
   
    通过动力学分析，结合运用COSMOS/Motion运动仿真功能模拟拔麻机的运动，确定悬挂架的主要受力是拔麻机的自重。经测量，拔麻机的重量约为230kg，计算出悬挂架各状态的受力情况，发现当拔麻机在最高位置时，即在运输状态下悬挂架受力最大。
   
    4.3添加载荷和确定约束条件
   
    以悬挂架最大受力的状态作为静力分析的工况。悬挂架与拖拉机连接的一端固定，承受拔麻机自重230 kg。在与拖拉机连接的一端建立约束，在拔麻机整机上施加分布载荷。由于拔麻机整机结构复杂，划分网格困难，难以直接参与有限元分析，因此采用等效质点法解决这个问题。建立一个较规则的实体，该实体与拔麻机具有相同的质心和相等的质量替换拔麻机整机，如图6所示。
   
    4.4网格划分
   
    网格的划分对有限元分析的计算量和准确性影响很大，网格划分越小，计算精度就越高，所需计算机资源和运算时间也越多。因此，必须根据分析计算的对象采用适当大小的网格。本文选用实体网格单元进行离散，划分网格后模型如图4所示。
   
    4.5有限元静力分析和结果
   
    完成了上述前处理工作后即可进行解算。解算结果得出悬挂架最大剪应力为72.52 MPa,最大主应力为99.73 MPa，最大等效应力为127.625 MPa。强度校核条件是:
   

    5结束语
   
    通过实际分析可以看出，利用SolidWorks及与其无缝集成的运动仿真COSMOS/Motion、有限元分析COSMOS/Work软件可以大大简化机械产品设计的开发过程，缩短开发周期，减少设计中的错误，提高产品的设计质量和设计人员的工作效率，达到事半功倍的效果。经拔麻机田间试验证明，该悬挂架满足设计要求。