副標題#e#    裝箱翻包機是物流成套裝備中的重要設備之一，而回轉架是其主要的工作部件，其工作過程是：貨物傳輸到回轉架底部后，油缸的作用力使回轉架繞軸承軸線旋轉 90°，實現貨物的裝箱翻包，貨物移走，油缸回行，帶動回轉架回轉，回到初始位置，進行下一個貨物傳送。我公司某型號的裝箱翻包機生產能力為 45 箱/小時，每箱 300kg。在實際運行工作中，由于回轉架受到交變的循環應力，容易產生疲勞斷裂，因此，有必要借助先進的數字模擬分析技術對其結構進行分析，并為設計提供理論依據。回轉架數字模擬的難點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
   
    翻包機回轉架的數字模擬主要指運動仿真及有限元分析。目前，大型通用有限元分析軟件在汽車、航空、機械、材料等許多行業得到了廣泛應用，其中最為著名的有：ANSYS、NASTRAN、ABAQUS 以及 HYPERWORKS 等。這些軟件雖然功能強大，但都價格不菲，并存在對工程師要求高的缺點。在翻包機回轉架的分析中，筆者采用 COSMOS 系列軟件，這是因為如下原因。
   
    1）作為裝機量最大的有限元分析軟件，COSMOS有限元技術易學易用，能夠在普通的 PC 機上運行，不需要專業的有限元經驗。
   
    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，使復雜耗時的工程分析時間大大縮短。傳統的方法在分析裝配體時是先把零件拆散，然后一個個分別處理，耗時耗力，又存在計算結果不精確的缺點。COSMOS 提供了多場/ 多組件的復雜裝配分析，使得分析能夠更好地模擬真實的對象，結果也就更精確。
   
    3）COSMOS 主要功能模塊如 CosmosWorks、CosmosMotion 作為標準插件無縫集成在 SolidWorks 中。CosmosWorks 提供靜力分析、熱分析、頻率分析、設計優化等功能，能夠滿足一般的工程分析需要。CosmosMotion 是一個全功能運動仿真軟件，它可以對復雜機械系統進行完整的運動學和動力學仿真分析，自動劃分系統中的零件運動類型及運動副情況，得到系統中各零、部件的運動情況，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、部件在復雜運動情況下的復雜載荷情況直接輸出到 CosmosWorks 等主流有限元分析軟件中，以作出正確的強度和結構分析。
   
    1. 2 分析方案的確定
   
    翻包機工況是一個運動反復的過程，屬于結構動力學范疇，如果用靜力學分析將與真實工況產生較大的誤差。所以，在確定分析方案時要綜合考慮其運動分析、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 建立回轉架的幾何模型，在 CosmosMotion 中建立運動關系并施加作用力進行運動仿真，得到其構件的受力，這些力將作為 CosmosWorks 中進行有限元分析和疲勞分析的載荷與約束條件，最終的分析結果作為改進結構設計的理論依據。