郝克明

摘 要：在機(jī)械設(shè)計(jì)或者產(chǎn)品功能展示時(shí)，通常需要對(duì)機(jī)械構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。而彈簧作為一種柔性零件，在運(yùn)動(dòng)仿真的過(guò)程中與剛性構(gòu)件不同，本文就實(shí)現(xiàn)彈簧的自動(dòng)伸縮運(yùn)動(dòng)仿真，探討了三種方法。

關(guān)鍵詞：SolidWorks；彈簧；仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.197

1 引言

彈簧是一種廣泛應(yīng)用的，利用彈性來(lái)工作的機(jī)械構(gòu)件。一般用彈簧鋼制成。其主要功能有控制機(jī)械的運(yùn)動(dòng)、吸收震動(dòng)和沖擊能量、儲(chǔ)存及輸出能量作為動(dòng)力，此外，還具有測(cè)量功能、復(fù)位功能、帶動(dòng)功能、緩沖功能、發(fā)聲功能、緊壓功能等。

2 SolidWorks環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)彈簧運(yùn)動(dòng)仿真的具體方法和程序

彈簧參與的機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧通常隨兩個(gè)接觸面的距離變化而自動(dòng)伸縮，在三維建模和模擬仿真時(shí)，就需要建立一個(gè)具有柔性的零件、并能夠使裝配體中相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)部件同彈簧的伸縮相匹配。

SolidWorks是一款設(shè)計(jì)過(guò)程比較簡(jiǎn)便而方便的軟件，并且組件多，功能強(qiáng)大。在中小型企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。本例中選用SolidWorks軟件來(lái)建模來(lái)探討實(shí)現(xiàn)彈簧動(dòng)畫(huà)仿真的幾種方法。

方法一：在裝配環(huán)境中，首先定義好彈簧兩端的接觸面，和上下兩面的配合距離，插入新零件，在新零件的編輯狀態(tài)下，新建草圖1，繪制連接上下兩端面的直線(xiàn)。之后在同一基準(zhǔn)面內(nèi)繪制草圖2，根據(jù)彈簧材料的截面尺寸繪制一個(gè)圓形。之后在特征菜單欄，選擇掃描，即如圖1所示：

之后在運(yùn)動(dòng)算例中，根據(jù)彈簧上下端面之間的距離設(shè)置鍵碼，例如，將上下端面之間的距離由自然長(zhǎng)度的100調(diào)整為80即可形成動(dòng)畫(huà)，顯示成彈簧上下伸縮的效果。

方法二：利用參數(shù)化、方程式的方法。

首先根據(jù)常規(guī)方法形成一個(gè)彈簧零件，之后把彈簧零件和端蓋零件都插入裝配體中，之后打開(kāi)注釋?zhuān)@示尺寸名稱(chēng)，把兩個(gè)端面之間的尺寸賦予彈簧的高度。如圖2所示。

方法三：利用SolidWorks的配置功能。根據(jù)彈簧的實(shí)際工作狀態(tài)，建立彈簧的不同配置使彈簧伸縮變化。之后將彈簧插入到裝配中，端面接觸配合好，裝配體也會(huì)根據(jù)零件的配置而顯示多種配置。每一種配置表示一種工作狀態(tài)。此種方法與前兩種方法的不同是無(wú)法形成連續(xù)動(dòng)畫(huà)。但能夠更真實(shí)的仿真彈簧的形態(tài)，例如實(shí)際圈數(shù)和有效圈數(shù)等。

這三種方法都能夠?qū)崿F(xiàn)彈簧的自動(dòng)伸縮，更好的展示彈簧在零部件中的工作狀態(tài)。

3 彈簧運(yùn)動(dòng)仿真在回油閥中應(yīng)用

此回油閥利用彈簧壓緊閥門(mén)來(lái)控制流入管道中的流體壓力，流體

壓力在彈簧預(yù)緊力范圍內(nèi)，流體由下管流入，右管流出。當(dāng)流體壓力過(guò)大時(shí)，彈簧被進(jìn)一步壓縮，閥門(mén)和閥體之間就會(huì)有縫隙，部分流體就可以由此流回油箱。

如圖5和圖6非常清晰的展示出，彈簧在部件中具有不同的位置和狀態(tài)，從而使閥體處于不同的工作狀態(tài)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)回油閥工作過(guò)程的運(yùn)動(dòng)仿真，充分實(shí)踐了三種彈簧自動(dòng)伸縮的不同方法，三種方法都能充分和形象的展示，彈簧的不同狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)了彈簧通常隨兩個(gè)接觸面的距離變化而自動(dòng)伸縮，并能夠使裝配體中相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)部件同彈簧的伸縮相匹配。

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2]朱躍峰，朱敬超.基于SolidWorks的機(jī)械產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008（06）：50-51.

[3]江有永.SolidWorkS在彈簧設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011（09）.

[4]李芳環(huán)，張秀梅.基于solidworks的安全閥建模中彈簧特征的生成[J].創(chuàng)新科技，2013（06）：84.