基于虚拟样机技术的L型活塞压缩机运动学与动力学仿真

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

虚拟样机技术是-种基于产品计算机仿真模型的数字化产品设计技术，是各领域 CAX/DFX技术的发展和延伸↑年来 ，随着设计对象的 Et益复杂化，如何在设计早期阶段尽早发现产品设计的缺陷与失误，避免或减少在开发阶段反复制作物理样机，加快产品研发的进度，提高产品的市澈争能力，成为现代产品设计开发的瓶颈问题。

将产品设计与虚拟样机技术相结合，采用数字样机取代物理样机进行复杂产品的分析与评价，是解决这-问题的有效手段。通过虚拟样机技术，产品的设计者可以在虚拟环境中探索各种可能的收稿日期：2012-06-252013年02期(总第238期)设计方案，直观形象地对数字化的虚拟产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真，从而，显著提高企业的产品自主开发能力。

SolidWorks软件具有功能强大、易学易用的特点，这也使其成为领先的、主流的三维 CAD解决方案。SolidWorks拥有众多的插件，可以实现钣金设计、流体分析、运动仿真、有限元分析等功能。

SolidWorks Motion是针对产品运动学分析的插件，它能将 SolidWorks装配体中的装配关系直接转换为运动约束条件而不必另外设置运动副关系，从而能更便捷的进行运动仿真。本文采用SolidWorks软件进行了某型L型活塞式压缩机的虚拟样机设计，并用其Motion插件进行了运动仿真研究。

设计研究Design&Kesearch2 活塞压缩机虚拟样机的建立2.1 压缩机零件模型的建立与装配本文研究对象为 L型十字头式双作用活塞压缩机，理论排气压力为0.7 MPa，压力比分配为2.646，容积流量 10 13。/min，活塞行程 120 mm。

参照图纸在SolidWorks软件下对活塞压缩机的主要运动零件进行了精确的三维建模。然后按照图纸中零件的装配关系，将连杆、曲轴、活塞等零件进行了虚拟装配。运动仿真中两级活塞的初始位置需要在装配时设定， I级活塞位于垂直方向，且其在仿真开始时位于上止点位置；U级活塞位于水平方向。从而得到 L型活塞式压缩机的虚拟装配模型，如图 l所示。

图 1 压缩机装配模型装配完成后还需对模型添加材料属性，以进行后续仿真分析。SolidWorks提供了众多的材料数据以及自定义材料属性功能，能方便的实现模型材料的分配。

2.2 添加约束与驱动打开 Motion插件，装配体中的装配约束会自动生成运动分析时的运动副关系，压缩部分设置初始位置的约束后就可以进行运动仿真了。电动机的输入转速为 980 r/rain，在 Motion插件中通过给模型添加马达，选取曲轴圆周面就可以实现，马达驱动方向从带轮端看为顺时针方向。通过转速和活塞行程可得活塞平均速度为 3.92 m/s，活塞- 个循环耗时约0.06123 s，通过设置 Motion工具栏上的键码位置来设定仿真时长，这里选取约 2个工作循环，仿真时长为0.13 s。

2.3添加气体力活塞在实际工作过程中会受到来自于压缩气体的气体压力，因此在仿真中需要在两只活塞上添加气体压力。活塞在往复运动的过程中，由于气体体积是在不断变化的，所以带给活塞的气体力也是在不断变化的。获取随时间变化的气体力的方法通常有两种：-种是通过计算得到的P-V示功图转换；另-种方法是作勃劳厄图。本文