虚拟样机技术在印刷机械设计中的应用 (2)

　　在明确设计方案以后，根据模切机的工艺要求，进行机构选型，通过分析比较确定了以凸轮??连杆机构为初步的设计方案。选择修正梯形加速度规律为从动件运动规律，确定机构参数，进行设计计算，采用SOLIDWORKS软件实体建模。因为篇幅的关系，这里就不一一介绍推算的依据，以及详细的过程了。根据机械设计的基本方法，求出理论模型是比较容易实现的。

　　现在问题的关键是，对于设计出来的产品，能否满足要求？不同于传统的设计方法，不需要急着去车间根据图纸加工零件，而是采用新的方法，即利用虚拟样机技术，来检验所设计出来的样品，是否满足使用的需要。在这里，我们需要使用ADAMS软件。ADAMS软件是美国MDI公司开发的一种机械系统动力学仿真分析软件，可用于预测机械系统的性能，运动范围，碰撞检测，峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。它使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库、创建完全参数化的机械系统几何模型，对虚拟样机系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。

　　在ADAMS的界面下，可以直接进行几何建模，ADAMS有丰富的几何建模工具集。如果运用其它的专用建模工具，在建立模型以后再导入到ADAMS，要方便得多。因此，我们把设计图纸由SOLIDWORKS建模以后，导入到ADAMS，并依次完成下面的工作，就可以用ADAMS进行模拟和检验了。

　　①添加约束，比如铰接副，圆柱副等等；
　　②设定机构的物理性质，比如材料等；
　　③进行仿真计算分析，设定输出方式等。

　　把新设计的模切机递纸牙机构导入到ADAMS后，根据ADAMS进行机构的运动学、动力学和弹性动力学分析，直接获取所设计产品的实际性能。这里以机构的弹性动力学分析过程为例，说明具体应用的方法。

　　模切机的发展趋势是机器速度不断提高，而机器重量趋于减轻。因此，在机构设计中，应该考虑到随着机器重量的减轻，构件的柔度加大，柔性构件在外力和惯性力作用下就会产生变形，从而会使机构真实的运动与预期的运动间产生误差。而随着速度的提高，惯性力急剧增大，这一问题也就越突出。所以，必须对所设计的新机构进行弹性动力学分析，以检验机构在高速情况下是否能满足精度要求。

　　第一步：考虑到连杆受力比较大，也是连接机构上下两部分的重要零件，它的柔性变化对机构的精度会有很大的影响，因此考虑把连杆柔性体化（机器转速选定为9000转/小时）。

　　第二步：把柔性体装入机构，代替原来的刚性体零件，其它部分保持不变，重新进行装配，对机构进行运动仿真，输出递纸牙的位移曲线。

　　第三步：和替换前的递纸牙的位移曲线进行比较运算，把两者随时间的差异变化曲线输出来。

　　从结果可以看出，即使是在高速的情况下（9000转/小时），机构的误差也在很小的范围，最大为0.01mm，远远小于机器0.10mm误差的要求，满足设计要求。

　　如上所述，本文对印刷机械中的模切机进行结构创新性设计，在设计出理论数据后，没有按照传统的方法去试制样品，而是采用了基于虚拟样机分析软件ADAMS，来进行机构的运动学、动力学和弹性动力学分析，结果表明所设计的机构满足设计要求。这样，大大简化了设计流程，缩短了设计周期，对印刷机械的设计工作带来了极大的便捷。因此，在印刷机械设计工作中，熟练掌握虚拟样机技术的应用是新技术对广大工程师的迫切要求。

来源：广东印刷