某種AGV使用的夾臂機(jī)構(gòu)，需求（1）不使用時(shí)，可收縮回結(jié)構(gòu)內(nèi)，使用時(shí)，可完全支撐汽車輪胎的重量（2）同時(shí)保證在AGV緊急制動(dòng)時(shí)，輪胎不會(huì)沖出夾臂結(jié)構(gòu)。鑒于上述功能及和空間布置要求，初步方案設(shè)計(jì)采用齒輪結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滿足上述要求。其結(jié)構(gòu)如圖（1）、圖（2）所示。                                  

圖1 不使用時(shí)收縮回結(jié)構(gòu)內(nèi)

圖2 使用時(shí)伸出支撐輪胎

       本文分別采用Ansys Workbench和simsold，在邊界條件相同狀態(tài)下，對(duì)此機(jī)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析，分析夾臂機(jī)構(gòu)伸出時(shí)，齒輪的表面接觸應(yīng)力和夾臂的彎曲應(yīng)力；同時(shí)對(duì)比兩個(gè)軟件應(yīng)力和形變數(shù)值，為后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中采用simsolid進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析提供參考。

一、邊界條件、材料等相關(guān)設(shè)定

        夾臂機(jī)構(gòu)采用常用結(jié)構(gòu)鋼材料。下圖為夾臂機(jī)構(gòu)的約束、載荷、接觸的設(shè)定。圖3夾臂機(jī)構(gòu)的約束條件、圖4為夾臂機(jī)構(gòu)的載荷施加、圖5為各齒輪間接觸設(shè)置，摩擦系數(shù)設(shè)置為0.1。

圖3 夾臂機(jī)構(gòu)邊界條件

圖4 夾臂機(jī)構(gòu)邊界條件

圖5 接觸設(shè)置

二、兩軟件分析設(shè)置對(duì)比

2.1 AnsysWorkben軟件設(shè)置

（1）網(wǎng)格設(shè)置：設(shè)置網(wǎng)格單元尺寸為5mm。

（2）接觸設(shè)置：齒輪間采用摩擦副接觸，摩擦系數(shù)設(shè)置為0.1，采用拉格朗日計(jì)算公式等如下圖

圖6 摩擦副接觸設(shè)置

圖7 摩擦副接觸設(shè)置

（3）齒輪的軸承約束設(shè)置

圖8 軸承約束設(shè)置

（4）載荷步設(shè)置

圖9載荷步設(shè)置

2.2 Simsolid軟件設(shè)置（分析類型設(shè)置為接觸非線性）。

圖10 simsolid設(shè)置

三、分析結(jié)果對(duì)比

3.1應(yīng)力對(duì)比

 

圖11 AnsysWorkbench應(yīng)力分析結(jié)果

圖12 simsolid應(yīng)力分析結(jié)果

3.2形變對(duì)比

圖13 AnsysWorkbench形變分析結(jié)果

圖14  simsolid形變分析結(jié)果

3.3分析數(shù)據(jù)對(duì)比

（1）應(yīng)力對(duì)比

表1 應(yīng)力對(duì)比表

	全局應(yīng)力值（Mpa）	局部應(yīng)力值（Mpa）
AnsysWorkbench	431.45	337.54	311.19	331.44	332.02
Simsolid	400	329.13	301.54	348.98	327.61
誤差	-7%	-2.5%	-3.1%	-5%	-1.3%

（2）形變對(duì)比

表2 形變對(duì)比表

	形變值（mm）
AnsysWorkbench	6.23
Simsolid	5.99
誤差	-3.8%

根據(jù)上圖11~14，在相同的邊界條件下，Simsolid軟件的分析結(jié)果與AnsysWorkbench的基本一致，同時(shí)由表1、2可知simsolid的分析結(jié)果比AnsysWorkbench的結(jié)果相對(duì)較小。

四、分析結(jié)果對(duì)比

   根據(jù)上述兩種軟件對(duì)同一邊界條件的分析計(jì)算結(jié)果，采用Simsolid設(shè)置步驟簡(jiǎn)單，計(jì)算結(jié)果與AnsysWorkbench相差不大，分析時(shí)間很短，能快速完成模型的分析計(jì)算，有助于提高設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。但設(shè)計(jì)師在使用simsolid分析時(shí)，須放大一定的安全系數(shù)（增加0.07左右）以保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量及設(shè)計(jì)的可靠性。