液压驱动机械设计及仿真研究

摘要：驱动机械发挥的作用不断加重，使得更多的设计人员参与到机械的设计和仿真研究工作中来。本文根据笔者长时间对机械工作的总结和研究，对机械设计和仿真技术进行了深入思考，并对其如何指导实际工作，如何合理设计进行了细致地分析。

关键词：液压驱动；机械；仿真设计

随着科学技术的进一步发展，液压驱动机械在生产活动中发挥着越来越重要的作用。机械可以代替人类从事危险、繁重、重复的工作，大大提高了工作效率和精度。液压驱动机械设计及其仿真的深入研究可以更加有效地发挥机械的作用，减少人类的工作负担。在设计研究阶段，需要将多方面的内容考虑在内，计算机技术、仿真技术、工作原理等多个板块内容整合在一起。本文研究的内容重点在机械的具体设计和如何在SolidWorks软件中实现对机械部件的仿真模拟。

一、机械设计研究的必要性

复杂的液压机械是在计算机程序的操控下进行一系列自动化操作，完成预定指令和预定任务。机械设计是机械性能好坏的关键，合理的设计可以大大简化机器人的工作程序，加快速度，减少资源和能源的浪费。机器的思维方式是程序，是起初的设计方案。出色的设计可以减少生产周期，提高产品的整体质量，增加收益，反之，得不到预计效果，影响整体发展水平。现代社会正处于快速发展阶段，各国制造行业得到了快速地发展，不同领域的技术和设备都展开了长期竞赛，使得简单、粗糙的成品地位不断下降。我国机械发展得到了空前提高，计算机技术获得快速发展，国内技术设计者也可以创造出世界一流水平的产品。为了更加快速地整个发展领域的实力，必须加大对机械设计的研究力度，从多个技术层面和空间发展机械动力，使得液压驱动机械在实际生产生活中发挥更加突出的作用。机械设计研究的意义在于提高精准性，实现简易化操作。国内机械设计的过程中主要考虑到机械设计、实体建模以及计算机技术的综合运用。机械设计阶段需要根据自身的工作需要以及机械给实际工作来的便利来思考如何进行设计。机械的不同部位也需要进行不断改进性的探索，尤其是是运动路线和传递路线。总之，机械设计的目的是简化机械运动的步骤，方便操作者的生产使用。具体的机械设计还会有具体的设计细则规定，必须按照规定合理性设计，否则就可能走弯路，影响企业效益。

二、SolidWorks软件如何实现驱动机械零件的仿真模拟

SolidWorks软件是一款专门为驱动机械的设计服务的软件。通过这款软件，设计者可以清晰地看到机械具体的运作情况，进而将其中不合理或是不简洁的部分剔除，进行重新设计。SolidWorks软件系统对理论要求比较低，可以直观、快速、简洁的观看机械运动的效果，给从业者提供了巨大的帮助。机械设计应该从理论层面进行分析，对曲面、圆弧以及旋转、拉伸等多种特殊造型进行精细化考虑，力求设计的机械产品简洁高效。具体分析几种常见的模型造型：第一：爪型。在软件的“草图绘制”命令下找到爪型图案，并对爪型按照机械的设计要求进行进一步的改动。在改动的过程中，可以在任何一个方向上进行伸缩变化，角度旋转变换，也可以添加其他的图形进行图形合并，设计出新的造型。总之，设计者利用软件中的基本元素进行后期处理达到机械设计的目的，合理表达机械运动的部件。软件可以显示具体的长度、角度以及倾斜度，设计者应该在设计中对爪型部件的各个要素进行明确规定，这样才可以在软件展示中得到应有的效果。第二：齿轮。齿轮是多种基本图形的综合设计图。齿轮的规格、形状以及具体的用途十分宽泛，齿轮模型也需要设计者进行修改。在修改过程中，需要选择基准线、基准面同时配合多种拉伸、旋转、混合技术，甚至通过颜色深浅的不同进行齿轮不同位置的设计，以便更好的达到利用效果。齿轮是驱动机械中不同部件相互作用的关键性连接点，需要设计者从三个角度设计好齿轮的规格，提高制作工艺。第三：螺丝。为了机械后期维修的便捷性，复杂的机械设备也需要进行采用螺丝连接不同板块，使得各个相对独立的整体形成一个完整性的驱动设备。SolidWorks软件的螺丝设计模型是按照我国《机械设计手册设计》要求的，可以较好的适用于较多的机械场合。软件呈现的是三维效果，螺丝设计是否得当，各个部件是否很好的切合在一起就可以直接看出来。除此之外，机械设计过程中还会遇到更多、更复杂的模型，设计者都应进行精密性的计算和规划，否则就无法达到产品要求的质量。软件不仅可以将各个精细的部件表现到位，还可以实现机械的动态模拟，帮助设计者在动态流程中发现不足设计的不足。轴承、螺柱等都是精密的部件，并且不同部位的具体设计尺寸存在着差别，需要具体问题具体分析。软件可以为机械设计者提供准确、清晰的仿真依据和仿真模型，为设计者提供直接性的帮助。在可视化的软件中，机械的设计内容可以在不同角度得到完美展示，对机械设计的改造也可以起到提示作用。

三、有限元法辅助机械设计

有限元法可以有效地支出设计者进行创新性设计。有限元法将众多数据问题转为为数学问题，利用计算机数学模型的计算处理能力，快速将大批量数据处理为具体的动态分析模型。复杂机械设计可以利用有限元法将困难的模型分离开，并逐个进行研究，以便顺利完成整个模型的设计。分析有限元的过程是计算机软件分析过程，在这个过程中材料的选取、零件的位置以及约束条件都会被一一表示出来，对应力和变力的处理能力和承受能力也会进行数据测试，并形成一个整体效果图，供设计者进行二次改进或是简化，以便提高工作效率。机械中的小部件和零碎部件的分析需要十分关注。驱动机械质量问题的源头往往是小部件引起。个别部件的损坏将给整个设计带来严重的后果，因此，需要在设计中充分重视小部件的设计合理性，对小部件的应力和受力情况进行正确的分析，以便在使用中不会超出其承受范围。

四、结束语

在液压机械越来越重要的今天，机械设计及其仿真的研究对机械设计的突破性创造有着十分重要的意义。加大对液压机械的关注力度，扩大研究投资都可以有效地支持液压机械的设计发展，为液压机械的设计技术提供更好的平台，使得我国的机械设计和研究能力不断突破。

作者:陈桦 单位:邵阳学院机械与能源工程系

参考文献:

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