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基于ProE的牛头刨床六杆机构的动态仿真分析
摘要
本文以ProE软件为基础，针对牛头刨床六杆机构进行了动态仿真分析。首先，分别对六杆机构的运动学和动力学进行了建模和分析，然后采用Adams软件进行仿真分析，分别研究了不同速度下机构的运动特性和负载对机构的影响。通过仿真结果的分析，我们发现牛头刨床六杆机构在工作时受到较大的负载，其运动特性也比较复杂。本文的研究结果为优化机构设计提供了一定的借鉴意义。
关键词：ProE；牛头刨床；六杆机构；动态仿真；Adams
引言
牛头刨床是一种常见的金属加工设备，其主要应用于对木材或金属材料进行加工。牛头刨床的加工精度和加工效率对于产品的质量和生产成本极为重要。而机床的结构设计、控制系统的设计和运动性能的分析则是影响机床性能的关键方面之一。因此，对于牛头刨床六杆机构的动态仿真分析具有重要的研究意义。
本文以ProE软件为基础，对牛头刨床六杆机构进行了动态仿真分析。首先，分别对六杆机构的运动学和动力学进行了建模和分析，然后采用Adams软件进行仿真分析，分别研究了不同速度下机构的运动特性和负载对机构的影响。
建模和分析
牛头刨床的六杆机构主要包括滑枕、工作台、主轴箱、原动机、滑板和机座。其中，滑枕和工作台通过六杆机构进行联动，实现牛头刨床的加工功能。该六杆机构的运动学和动力学分析是进行动态仿真的必要前提。
运动学分析
牛头刨床的六杆机构如图1所示。其中，L1、L2、L3和L4分别为连杆长度，O为主轴箱中心，A和B分别为六杆机构的固定点，C和D分别为六杆机构的移动端点。
图1牛头刨床六杆机构示意图
通过运用解析几何的知识，可以得到牛头刨床六杆机构的正常工作区域，如图2所示。其中，θ1和θ2为连杆与水平方向的夹角。
图2牛头刨床六杆机构正常工作区域
动力学分析
牛头刨床的六杆机构受到的负载主要由切削力和摩擦力组成。将负载分解为水平、竖直和切向三个方向，可以得到牛头刨床六杆机构的力学模型，如图3所示。
图3牛头刨床六杆机构力学模型
其中，FT为切向力，FH和FV分别为水平力和竖直力。
仿真分析
采用Adams软件对牛头刨床的六杆机构进行动态仿真分析。主要研究牛头刨床六杆机构在不同速度下的运动特性和负载对机构的影响。
速度对机构的影响
采用Adams软件对牛头刨床六杆机构的动态性能进行仿真分析。为了研究速度对机构的影响，我们设置了3种不同的工作速度。
图4为牛头刨床六杆机构在不同速度下的位移曲线。仿真结果表明，随着工作速度的加快，牛头刨床的六杆机构的位移呈现出波浪状的形态，存在一定程度的非线性现象。
图4牛头刨床六杆机构在不同速度下的位移曲线
负载对机构的影响
采用Adams软件模拟牛头刨床六杆机构在不同负载下的运动特性。为了研究不同负载下牛头刨床六杆机构的动态特性，对机构进行了不同的负载实验。
图5为牛头刨床六杆机构在不同负载下的位移曲线。可以发现，在不同负载下，机构的位移曲线表现出不同的波动形态。随着负载的增大，机构的振动幅度也逐渐增大，同时也加剧了机构的运动非线性程度。
图5牛头刨床六杆机构在不同负载下的位移曲线
结论
本文以ProE软件为基础，对牛头刨床六杆机构进行了动态仿真分析。首先，分别对六杆机构的运动学和动力学进行了建模和分析，然后采用Adams软件进行了仿真分析。通过仿真分析结果的分析，我们发现，牛头刨床六杆机构在工作时受到较大的负载，其运动特性也比较复杂。因此，优化六杆机构的设计对于提高牛头刨床的加工效率和加工精度具有重要的意义。
参考文献
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