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濟南天山精工軸承公司介紹基于Solid

Edge 的鋼絞線松弛試驗機三維建模與仿真分析

1 引言

鋼絞線松弛試驗機主要用于評定鋼絞線的松

弛性能。SXW-300是一種新型鋼絞線松弛試驗機

，是機械、電氣、計算機一體化產(chǎn)品，主機采用

機械加載方式，試驗力由傳感器測量，測控卡進

行數(shù)據(jù)采集，計算機屏幕顯示試驗力和試驗曲線

。該試驗機專用于預應力和混凝土鋼絞線、刻痕

鋼絲、鍍鋅鋼絲的應力松弛試驗，可適用于線材

生產(chǎn)廠、公路建設、建工質(zhì)監(jiān)站等單位進行質(zhì)量

檢測和科學研究。因此，對此類試驗機進行研究

具有重要的現(xiàn)實意義。

隨著CAD/CAM技術的發(fā)展，三維實體造型、

虛擬裝配、工況仿真模擬已成為CAD的重要發(fā)展

方向，并在產(chǎn)品設計和制造方面引起了重大變革

。為了用真實的模擬將設計者的設計思想在計

算機上呈現(xiàn)出來，本文以SXW-300鋼絞線松弛試

驗機為原型，重點研究試驗機的主機部分，利用

Sslid Edge軟件對其各典型零件進行三維建模，

并進行虛擬轉配。在此基礎上，結合有限元分析

軟件ANSYS,對工作臺進行初步的受力分析。

Solid Edge源自UGS公司，是一款功能強大

的三維計算機輔助設計軟件。它為機械制造行業(yè)

提供基于管理的設計工具，讓設計者將數(shù)據(jù)管理

融入到設計過程中，達到縮短產(chǎn)品上市周期、提

高產(chǎn)品設計質(zhì)量、降低費用的目的。

2 使用三維建模和設計的優(yōu)點

（1）三維設計符合人的思維過程。設計師在

設計時，總是先構思，后表達，即先構思出產(chǎn)品

的形狀，然后再將構思出產(chǎn)品的形狀表達出來。

由于在腦海中構思出的產(chǎn)品形狀是三維的，因此

，三維建模符合設計師的創(chuàng)新識流，有利于設計

的深入進行。

（2）由于三維設計得到的三維立體圖具有直

觀、易于理解等特點，便于與他人進行技術交流

。

（3）三維模型與二維工程圖關聯(lián)，可將三維

模型直接轉換成多個二維投影視圖，不用逐一繪

制各個工程圖。

（4）三維建模不僅可以得到描述對象的形狀

、大小和位置等幾何特征，還可以得到其力學特

性，如質(zhì)量、質(zhì)心、慣性積、慣性矩等。

（5）可以在計算機上對零件進行力學分析、

虛擬加工、虛擬裝配、檢驗零件的裝配情況（如

是否干涉、松動等），從而大限度地降低產(chǎn)品

成本。

（6）可以將三維模型轉換成精美的彩色照片

，并制作動畫，生動形象地展示產(chǎn)品，有利于產(chǎn)

品的銷售。

（7）計算機化、信息化、智能化和集成化是

現(xiàn)代制造技術的4個基本特征。其中，信息化將

設計、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系到一起，而三

維模型是機械產(chǎn)品重要的信息載體之一。

3 SXW-300主機三維模型的建立

SXW-300鋼絞線松弛試驗機主要由主機、測控系

統(tǒng)和測控軟件三部分組成。主機采用立式結構，

由上橫梁、上夾頭、立柱、下夾頭、按鈕盒、工

作臺組成，電器部分安裝在工作臺下

部，上橫梁與工作臺、兩根立柱組成固定框架，

上、下夾具分別安裝在上橫梁和工作臺的傳動絲

杠上。電機安裝在工作臺的下面，可以通過傳動

機構驅(qū)動下夾頭上下移動，試驗在上下夾具之間

進行。

機械結構的零部件越多，裝配過程就越復雜

。本文采用自下而上的裝配設計方法，將各個零

件逐漸裝配成部機，然后再集中裝配成整機。裝

配時，將松弛試驗機的主機分為工作臺、上橫梁

、附具分別制作裝配體，終進行集中裝配。以

下對主機工作臺、上橫梁、附具等部機進行三維

建模。

3．1工作臺

試驗機的工作臺部分主要由強電板、地腳板

、電機、減速機、同步齒形帶、從動帶輪、后罩

板、減速機支架、工作臺、端蓋、軸承、絲母、

絲杠、鎖緊螺母、主動帶輪、上限位、彎板、立

柱、下限位、接線板組成。電機輸出軸直接插裝

在減速機的輸入軸孔內(nèi)，減速機的輸入套由螺釘

緊固在電機軸上，絲杠上端的導向機構使其只能

上下運動，不能旋轉，因此，電機運行時就可以

通過絲杠驅(qū)動下夾頭上下移動，對試樣施加試驗

力。

首先運用Solid Edge 零件設計模塊建立上

述各零件的三維模型。由于各零件的形態(tài)差異，

建模的方法也有所不同，建模的基本思路是對零

件進行形體分析，將其視為多個基本體的疊加和

切割，確定好各基本體的相對位置關系，在二維

輪廓草圖的基礎上通過拉伸切除、旋轉、掃描、

孔、筋板、陣列燈特征操作來實現(xiàn)三維實體建模

。圖1為Solid Edge零件設計環(huán)境下所建立減速

機支架的三維模型。

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