中望三維軟件環(huán)境下SWL絲桿升降機的結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動仿真

陳莉娟，孫 揮，婁玉萍

（宜興高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 宜興 214200）

1 設(shè)計背景

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動了不同學(xué)科的交叉與滲透，使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品、功能與構(gòu)成發(fā)生了巨大變化，特別是2013 年我們國家提出工業(yè)4.0 之后，工業(yè)生產(chǎn)智能化開始了快速發(fā)展階段。具體為工業(yè)智能物流、工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能自動化等智能化升級。SWL 絲桿升降機的機電一體化系統(tǒng)是一個比較智能的系統(tǒng)平臺，它集機械、電子、計算機等高新技術(shù)于一體。本文介紹的是升降機系統(tǒng)中的機械部分在三維軟件中的實現(xiàn)。

建筑、機械、醫(yī)療、化工、物流等行業(yè)廣泛運用到SWL 絲桿升降機。升降機平臺高度的抬升或推進(jìn)可由智能模塊精確控制調(diào)整，具體帶動升降機可用伺服電機或其它動力，也可以手動驅(qū)動。升降機有不同的結(jié)構(gòu)形式和裝配形式，提升高度具體要求可定制，該裝置可以設(shè)計成帶自鎖功能。

圖1 SWL 絲桿升降機工作過程

SWL 絲桿升降機可以單臺或者多臺組合使用，絲桿升降機的具體功能有：①平臺的起升；②平臺的下降；③借助輔件的平臺的推進(jìn)；④平臺的翻轉(zhuǎn)；⑤平臺高度位置的調(diào)整等。SWL 絲桿升降機是一種最基礎(chǔ)的起重機構(gòu)，它的優(yōu)點有：①安裝方便、使用靈活；②結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、體積小、質(zhì)量輕、動力源廣泛、無噪音；③功能多、配套形式多、使用壽命長等。

2 SWL 絲桿升降機的工作原理

2.1 SWL 絲桿升降機工作過程

SWL 絲桿升降機由蝸輪減速機構(gòu)和絲桿升降滑塊機構(gòu)組成。減速裝置由蝸桿傳動，伺服電機帶動驅(qū)動蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿驅(qū)動蝸輪，蝸輪減速旋轉(zhuǎn)，蝸輪內(nèi)腔加工為內(nèi)螺紋，這樣升降絲杠滑塊機構(gòu)在蝸輪的驅(qū)動下上下移動。由于升降機內(nèi)部裝有蝸輪蝸桿、升降絲杠，并在它們的減速作用下達(dá)到放大推力的作用，達(dá)到推拉或者頂升其他裝置的作用。

2.2 SWL 絲桿升降機的潤滑

SWL 絲桿升降機的潤滑一般采用潤滑脂潤滑，部分絲桿升降機可采用潤滑油潤滑。

2.3 SWL 絲桿升降機的速度

SWL 絲桿升降機升降絲杠的升降速度與蝸輪蝸桿的減速比、蝸桿輸入轉(zhuǎn)速、升降絲桿的螺距有關(guān)。

速比為6∶1 的是快速蝸輪絲桿升降機；速比為24∶1 的是慢速蝸輪螺旋升降機。

螺距是計算絲桿升降機的速度的重要參數(shù)。一般SWL 2.5 的螺距為6 mm。伺服電機輸出轉(zhuǎn)速為1 450 r/min。

圖2 SWL 絲桿升降機三維設(shè)計過程

3 SWL絲桿升降機的三維設(shè)計過程

首先確定升降機各參數(shù)，然后分步對蝸輪蝸桿機構(gòu)的造型設(shè)計和絲桿機構(gòu)的造型設(shè)計。其次，在中望CAD 軟件中把各三維造型部件按要求進(jìn)行裝配并進(jìn)行干涉檢查。最后一步，生成絲桿升降機裝配動畫演示。

3.1 確定SWL 絲桿升降機三維設(shè)計參數(shù)

三維設(shè)計前根據(jù)SWL 絲桿升降機的機械部分設(shè)計數(shù)據(jù)，確定蝸輪蝸桿機構(gòu)、絲桿機構(gòu)的參數(shù)數(shù)據(jù)。

3.2 SWL 絲桿升降機螺旋桿的造型設(shè)計

螺旋桿造型可使用“旋轉(zhuǎn)”特征，首先用拉伸命令做成鍵槽，然后利用螺紋特征成型螺紋。最后形成為螺旋桿的三維模型。如圖3 所示。

圖3 螺旋桿的三維模型

3.3 SWL 絲桿升降機蝸輪螺套的設(shè)計

內(nèi)梯形螺紋和蝸輪的建模是螺套建模的關(guān)鍵。步驟是先進(jìn)行蝸輪建模，然后再利用螺紋特征進(jìn)行內(nèi)螺紋的建模。螺套的模型如圖4 所示。

圖4 蝸輪螺套的三維模型

3.4 SWL 絲桿升降機底座的設(shè)計

底座建模的重要節(jié)點是外部模型與孔的位置，所以先用拉伸命令形成外部模型，然后在用打孔命令打出孔。如圖5 所示。

圖5 底座模型

3.5 SWL 絲桿升降機蝸桿的設(shè)計

蝸桿的三維模型可先使用拉伸命令做出圓柱體，運用幾次圓柱體疊加特征，也可使用旋轉(zhuǎn)命令進(jìn)行圓柱體的創(chuàng)建，然后利用拉伸特征做成鍵槽，最后利用“螺旋掃掠”成型蝸桿。如圖6 所示。

圖6 蝸桿模型

3.6 SWL 絲桿升降機的裝配

如圖7 所示。裝配方法如下：

（1）命名裝配文件名。選擇“零件/裝配”對象，裝配部件命名為“蝸輪絲桿升降機裝配”。

（2）根據(jù)“裝配”選項卡→“組件—插入”命令的步驟，完成底座組件的裝配并對齊。

（3）同上，根據(jù)“裝配”選項卡→“組件—插入”命令的步驟，完成蝸輪螺套組件組件的裝配。

（4）同上，根據(jù)“裝配”選項卡→“組件—插入”命令的步驟，完成蝸桿組件的裝配。

（5）完成蝸輪螺套組件和蝸桿組件后的對齊。

（6）根據(jù)“裝配”選項卡→“組件—插入”命令的步驟，完成螺旋桿組件的裝配。

（7）對齊螺旋桿組件和軸承組件。

（8）根據(jù)“裝配”選項卡→“組件—插入”命令的步驟，完成插入頂墊組件的裝配。

（9）對齊頂墊組件。

（10）完成兩種墊片組件的裝配。

（11）根據(jù)“裝配”選項卡→“組件—插入”命令的步驟，完成插入端蓋組件和兩個大蓋組件的裝配并對齊。

（12）完成插入擋塊、套筒和套筒帽的裝配，將它們放置在遠(yuǎn)離螺旋桿的位置并對齊組件。

（13）根據(jù)“裝配”選項卡→“組件—插入”命令的步驟，完成標(biāo)準(zhǔn)件的裝配，并檢查各組件是否對齊。

（14）完成裝配并保存并進(jìn)行干涉檢查。完成蝸輪絲桿升降機的整個裝配過程。

圖7 升降機裝配圖

4 SWL 絲桿升降機爆炸圖的生成過程

4.1 根據(jù)工具欄“裝配”→“炸開配置”的步驟，并輸入炸開裝配圖的名稱，完成“蝸輪絲桿升降機裝配”裝配圖的炸開。

4.2 根據(jù)工具欄“裝配”→“移動”的步驟，對組件進(jìn)行位置上的調(diào)整，爆炸圖如圖8 所示。

圖8 升降機爆炸圖

4.3 按照工具欄“裝配”→“新建動畫”的步驟，完成一個裝配圖動畫的創(chuàng)建。

5 結(jié) 論

在中望三維環(huán)境下對SWL 絲桿升降機進(jìn)行模擬裝配，可以得到以下幾點結(jié)論：

5.1 模擬裝配可以比較直觀的顯示SWL 絲桿升降機的整個裝配過程，對實物裝配有較大指導(dǎo)意義。

5.2 大大縮短設(shè)計時間，對各個部件有直觀認(rèn)識。

5.3 為修改設(shè)計、維修等后續(xù)工作做好了技術(shù)支持。