!产品与市场!

由于拆装扭矩较大! 通常的棘轮棘爪结构不能满足

强度要求! 需要对棘轮棘爪结构进行变异设计! 采用多

齿数" 小模数的棘轮和整体型棘爪! 工作时由

!

个棘轮

棘齿同时参与传递扭矩!

!

个棘轮棘齿与

!

个同棘轮棘

齿 精 密 配 合 的 具 有 内

齿 的 整 体 型 棘 爪 相 啮

合 ! 摇 臂 通 过 棘 爪 推

动 棘 轮 转 动 ! 棘 轮 与

方 轴 渐 开 线 花 键 联 接 !

使 方 轴 带 动 螺 栓 转 动 !

完 成 拆 装 作 业 的 单 向

间歇运动#

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虚拟装配

根据同轴" 共面等几何约束关系将各零部件装配起来!

可以得到便携式液压扳手的整机装配图! 如图

!

所示$

#

静态有限元计算分析

在设计的过程当中! 我们采用了偏心油缸% 油管旋

转接头等新结构的设计! 为提高设计的可靠性! 有必要

对设计的零部件进行有限元分析计算$

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是

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"5)65),(452

’ 推 出 的 一 套 强 大 的 有 限 元 分 析 软 件 !

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采用

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7,/( 7424(. 8-.9.2(

’ 技术使 得 复 杂

耗 时 的 工 程 分 析 时 间 大 大 缩 短

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( 同 时

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作为标 准 插 件 集 成 在

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软 件 中 ! 在

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中 建 立 的 有 限 元 模 型 无 需 转 换 就 可 以 用

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进行分析! 能够保证较高的计算精度#

为此! 我们利用

$5-4?=5)>/

内嵌集成的

"#$%#$=5)>/

有限元分析软件对棘轮% 液压油缸% 摇臂等主要部件进

行 有 限 元 分 析 计 算 ! 首 先 将 所 建 模 型 通 过 标 准 数 据 接

口! 调入到

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有限元分析模块! 进行网格划

分! 添加约束和载荷! 然后进行有限元分析计算! 得到

主要零部件应力分布情况% 应变和变形状况! 计算出危

险点的应力和应变! 为零部件的结构设计提供指导! 同

时对设计是否合理进行准确快速的评估#

$

液压扳手运动仿真分析

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是 一 个 全 功 能 运 动 仿 真 软 件 ! 是 用

于

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软件的虚拟原型机仿真工具! 与

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软件无缝集成! 可以对复杂机械系统进行完整的运动学

和动力学仿真! 得到系统中各零部件的运动情况! 包括

位移% 速度% 加速度和作用力及反作用力等

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# 并以动

画% 图形% 表格等多种形式输出结果! 还可将零部件在

复杂运动情况下的复杂载荷情况直接输出到主流有限元

分析软件中作出正确的强度和结构分析! 使设计人员在

未做物理样机之前就能了解机构的运行状况#

液压扳手拆卸或装配螺栓是单向的间歇作业运动过

程! 活塞杆推动连接叉和销轴! 带动摇臂转动! 摇臂通

过棘 爪 推 动 棘 轮 运 动 ! 最后由输出方轴带动螺栓转动!

完成拆装作业# 根据以上运动方式! 我们定义相应的转

动副% 移动副% 平面副和固定约束! 设置好其它仿真参

数! 即可动画模拟机构拆装螺栓的运动过程! 同时能测

量任意部件上任何点的速度和加速度! 得到运动曲线和

约束支反力# 在运动仿真时! 我们还对零件进行了动态

干涉检查! 对零件的设计进行改进#

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结束语

在利用

$5-4?=5)>/

软件进行便携式液压扳手创新设

计过程中! 我们感觉到利用先进的设计方法进行新产品

设计具有很多优势)

!

利用

$5-4?=5)>/

绘制零件实体以

及进行零部件装配非常方便快捷! 能形象直观地表达大

脑 内 产 品 的 设 计 结 果 (

"

利 用

"#$%#$=5)>/

有 限 元 分

析优化软件可以随时对设计对象进行分析测试(

#

利用

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运 动 仿 真 软 件 可 对 复 杂 机 械 系 统 进 行 运

动 学 和 动 力 学 仿 真 # 总 之 ! 利 用 目 前 的 三 维 设 计 软 件%

有限元分析技术和运动仿真技术! 可以帮助设计人员更

快更准确地进行新产品设计! 为提高我国机械产品设计

水平! 加快三维设计的普及是非常必要的#

参考文献"

:@< 袁昕!姚林晓A便携 式 大 扭 矩 液 压 扳 手 往 复 运 动 机 构 的 创 新 设 计

:B<A机械设计与制造!CDD;!EA

:C< 谢忠佑!洪志贤!张文奖A$5-4?=5)>/ CDDD 中文版实作范例:%<A北

京大学出版社FCDD@A

:;< 江 洪 !陆 利 锋 !魏 峥A$5-4?=5)>/ 动 画 演 示 与 运 动 分 析 实 例 解 析

:%<A机械工业出版社FCDDGA

图

!

液压扳手装配三维剖视图

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