机械增力丝杠增力机构的有限元仿真

信息技术 刘世德,等 机械增力丝杠增力机构的有限元仿真

机械增力丝杠增力机构的有限元仿真

刘世德,王玉正,韩新强

(江苏无锡建华机床附件集团有限公司,江苏无锡214044)

摘 要:对机械增力丝杠增力机构的增力原理进行了分析,对通过有限元仿真给出楔形块是增力机构中最为薄弱的环节。

关键词:机械增力丝杠;有限元仿真;机构分析

中图分类号:TH132;TB115 文献标志码:B 文章编号:1671 5276(2010)02 0108 02

FiniteElementSimulationonForceAmplificationMechanism

ofMechanicalPowerClampingScrews

LIUShi de,WANGYu zheng,HANXin qiang

(WuxiJianhuaMachineAccessories(Group)Ltd.,Wuxi214044,China)

Abstract:Inthepaper,power enhancedtheoryonforceamplificationmechanismofmechanicalpowerclampingscrewsisana

lyzed.Then,itisprovedbyfiniteelementsmiulationthatwedgeblockistheweaklinkintheforceamplificationmechanism.

Keywords:mechanicalpowerclampingscrews;finiteelementsmiulation;mechanismanalysis

0 引言

机械增力丝杠是一种高强度和高可靠性的夹具,只需要简单的手工操作和小的操作力矩就能实现大的夹紧力,

用于各种重型车床、镗床、磨床花盘卡爪及特殊机械的增力夹持。

普通丝杠的卡爪装夹工件时劳动强度大,很难满足重型机床的夹紧要求;液压增力卡爪也存在工作介质易渗漏及挥发造成环境污染、夹紧力保持性差的缺陷;气动夹具的传动介质是清洁的压缩空气,虽然不会污染环境,但也存在压缩空气泄漏的问题。机械增力丝杠与上面几种结构相比起动力矩小,操作步骤简单,大大提高了装夹工件的效率,是重型机床尤其是各类数控重型机床理想的夹紧机构。并且对于双向增力的机械增力丝杠,力的放大机构中的夹紧方向会随着加载方向的改变而自动进行相应改变,不需要人为的调整夹紧方向。

图1 机械增力丝杠的增力机构放大示意图

F3/F=cot cot

同理,在考虑摩擦的情况下,可得增力比为:

F3/F=cot( + ) cot( + )式中: ###摩擦角。

1 机械增力丝杠增力机构的增力分析

机械增力丝杠的核心部分就是它的增力机构,因此有必要对其如何实现增力进行详细说明。图1是机械增力

丝杠的增力机构放大示意图。

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由图(1)可得,在不计摩擦的情况下,

F2=F cot 式中: ###楔形块楔角的一半。

F3=F2 cot 式中: ###斜块两对应平面的夹角。

由此可得增力比为:

2 机械增力丝杠增力机构的有限元仿真

机械增力丝杠的增力理论计算比较复杂,因此采用有限元分析的方法来简化这一过程。而ABAQUS是功能强大的工程模拟有限元软件,其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS包括ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit两个分析模块。ABAQUS/Standard是一个通用分析模块,它能求解的领域很广泛,包括静力、动力、热、电磁、声,以及复杂的非线性、物理场偶合分析等,能满足机械增力丝杠的增力机构分析的要求,因此采用此分析模块。

作者简介:刘世德(1954# ),男,江苏无锡人,教授级高级工程师,硕士研究生导师,研究方向为先进制造技术和新产品研发。

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