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多体动力学仿真研究行星绞线机的运行场景

• 产品: 行星绞线机

• 分析目的: 预测内部负载上限和功率需求上限

行星绞线机是单工序或多工序生产钢绞线和钢丝绳的大型机器，多个绞线元件同时共绕一轴进行扭转，绞线元件最初缠绕在卷轴上，卷轴安装在旋转的保持架上，因绞线机工作条件特殊，设计过程不得不考虑其特殊的移动质量和结构故障可能引发的风险。意大利Mario Frigerio S.p.A.是绞线机的龙头制造商，该公司开发定制的行星绞线机须满足特殊的规格要求。在设计过程中采用RecurDyn软件对绞线机所有可能面临的操作场景进行仿真分析，依据仿真结果确定了负载上限、零件尺寸以及大型电机的规格型号。

◆ 仿真过程

① 导入包含约100个实体的CAD几何图形，并且使用多种运动副连接几何体

② 考虑旋转轴的摩擦

③ 为了模拟各种负载条件（例如机器可以生产不同类型的绳索）使用参数化建模

④ 所有行星齿轮装置均通过coupler约束连接

⑤ 考虑64个工况，重点关注3个工作阶段：加速、恒速和紧急制动

◆ 关键仿真技术

• 带摩擦的运动副

• 卷轴的参数化建模

• 齿轮的coupler约束

• 批处理轻松仿真多种工况

◆ 工具包

• RecurDyn/Professional

◆ 工程问题

• 客户需求包括各种难以预测的工况

• 不平衡质量的卷轴高速旋转的极端动力学问题

• 确定合适的电机容量 - 如果太小，机器在某些工况下无法工作 - 如果太大，会增加总成本

◆ 解决方案

• 专业的动力学仿真软件可以快速计算动态条件下的功率峰值

• 采用参数化几何建模方法实现仿真模型工作场景的快速改变

• 自动计算惯性载荷和反作用力/扭矩

行星绞线机 行星齿轮装置上的反作用扭矩和力

◆ 结论

• 获得作用在每个机器部件上的（尺寸）载荷上限，以进行适当的 结构验证

• 通过处理来自多个负载情况的仿真结果，获取选择合适电机所需 的关键信息

◆ 其他应用场景

• 使用多体仿真提高咖啡胶囊机的容量

- 验证设计改进的运动规律

- 使用仿真简化主机结构

钣金加工机虚拟样机提高产能和精度

• 钣金加工机动态特性的再现

- 改进机器控制系统的设计

- 准确预测系统的振动、所需的刚度或厚度