副標(biāo)題#e#    裝箱翻包機(jī)是物流成套裝備中的重要設(shè)備之一，而回轉(zhuǎn)架是其主要的工作部件，其工作過程是：貨物傳輸?shù)交剞D(zhuǎn)架底部后，油缸的作用力使回轉(zhuǎn)架繞軸承軸線旋轉(zhuǎn) 90°，實(shí)現(xiàn)貨物的裝箱翻包，貨物移走，油缸回行，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)架回轉(zhuǎn)，回到初始位置，進(jìn)行下一個(gè)貨物傳送。我公司某型號的裝箱翻包機(jī)生產(chǎn)能力為 45 箱/小時(shí)，每箱 300kg。在實(shí)際運(yùn)行工作中，由于回轉(zhuǎn)架受到交變的循環(huán)應(yīng)力，容易產(chǎn)生疲勞斷裂，因此，有必要借助先進(jìn)的數(shù)字模擬分析技術(shù)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并為設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。回轉(zhuǎn)架數(shù)字模擬的難點(diǎn)在于有限元分析所需的邊界條件及約束難以合理的確定。
   
    1 分析方案
   
    1. 1 分析工具的選擇
   
    翻包機(jī)回轉(zhuǎn)架的數(shù)字模擬主要指運(yùn)動(dòng)仿真及有限元分析。目前，大型通用有限元分析軟件在汽車、航空、機(jī)械、材料等許多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，其中最為著名的有：ANSYS、NASTRAN、ABAQUS 以及 HYPERWORKS 等。這些軟件雖然功能強(qiáng)大，但都價(jià)格不菲，并存在對工程師要求高的缺點(diǎn)。在翻包機(jī)回轉(zhuǎn)架的分析中，筆者采用 COSMOS 系列軟件，這是因?yàn)槿缦略颉?BR>   
    1）作為裝機(jī)量最大的有限元分析軟件，COSMOS有限元技術(shù)易學(xué)易用，能夠在普通的 PC 機(jī)上運(yùn)行，不需要專業(yè)的有限元經(jīng)驗(yàn)。
   
    2）作為世界上最快的有限元分析軟件，COSMOS采用 FFE（Fast finite Element）技術(shù)，使復(fù)雜耗時(shí)的工程分析時(shí)間大大縮短。傳統(tǒng)的方法在分析裝配體時(shí)是先把零件拆散，然后一個(gè)個(gè)分別處理，耗時(shí)耗力，又存在計(jì)算結(jié)果不精確的缺點(diǎn)。COSMOS 提供了多場/ 多組件的復(fù)雜裝配分析，使得分析能夠更好地模擬真實(shí)的對象，結(jié)果也就更精確。
   
    3）COSMOS 主要功能模塊如 CosmosWorks、CosmosMotion 作為標(biāo)準(zhǔn)插件無縫集成在 SolidWorks 中。CosmosWorks 提供靜力分析、熱分析、頻率分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化等功能，能夠滿足一般的工程分析需要。CosmosMotion 是一個(gè)全功能運(yùn)動(dòng)仿真軟件，它可以對復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行完整的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析，自動(dòng)劃分系統(tǒng)中的零件運(yùn)動(dòng)類型及運(yùn)動(dòng)副情況，得到系統(tǒng)中各零、部件的運(yùn)動(dòng)情況，包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力等。最為重要的是，它還可將零、部件在復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情況下的復(fù)雜載荷情況直接輸出到 CosmosWorks 等主流有限元分析軟件中，以作出正確的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)分析。
   
    1. 2 分析方案的確定
   
    翻包機(jī)工況是一個(gè)運(yùn)動(dòng)反復(fù)的過程，屬于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)范疇，如果用靜力學(xué)分析將與真實(shí)工況產(chǎn)生較大的誤差。所以，在確定分析方案時(shí)要綜合考慮其運(yùn)動(dòng)分析、有限元分析以及疲勞分析等方面的因素。因此，確定其分析方案流程如圖1 所示。
   

    圖 1 表明，用 SolidWorks 建立回轉(zhuǎn)架的幾何模型，在 CosmosMotion 中建立運(yùn)動(dòng)關(guān)系并施加作用力進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，得到其構(gòu)件的受力，這些力將作為 CosmosWorks 中進(jìn)行有限元分析和疲勞分析的載荷與約束條件，最終的分析結(jié)果作為改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。