SolidWorks环境下，弹簧自动伸缩运动仿真的三种方法

郝克明

摘 要：在机械设计或者产品功能展示时，通常需要对机械构件进行运动仿真。而弹簧作为一种柔性零件，在运动仿真的过程中与刚性构件不同，本文就实现弹簧的自动伸缩运动仿真，探讨了三种方法。

关键词：SolidWorks；弹簧；仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.197

1 引言

弹簧是一种广泛应用的，利用弹性来工作的机械构件。一般用弹簧钢制成。其主要功能有控制机械的运动、吸收震动和冲击能量、储存及输出能量作为动力，此外，还具有测量功能、复位功能、带动功能、缓冲功能、发声功能、紧压功能等。

2 SolidWorks环境下，实现弹簧运动仿真的具体方法和程序

弹簧参与的机构，其运动过程中，弹簧通常随两个接触面的距离变化而自动伸缩，在三维建模和模拟仿真时，就需要建立一个具有柔性的零件、并能够使装配体中相应的运动部件同弹簧的伸缩相匹配。

SolidWorks是一款设计过程比较简便而方便的软件，并且组件多，功能强大。在中小型企业中得到广泛的应用。本例中选用SolidWorks软件来建模来探讨实现弹簧动画仿真的几种方法。

方法一：在装配环境中，首先定义好弹簧两端的接触面，和上下两面的配合距离，插入新零件，在新零件的编辑状态下，新建草图1，绘制连接上下两端面的直线。之后在同一基准面内绘制草图2，根据弹簧材料的截面尺寸绘制一个圆形。之后在特征菜单栏，选择扫描，即如图1所示：

之后在运动算例中，根据弹簧上下端面之间的距离设置键码，例如，将上下端面之间的距离由自然长度的100调整为80即可形成动画，显示成弹簧上下伸缩的效果。

方法二：利用参数化、方程式的方法。

首先根据常规方法形成一个弹簧零件，之后把弹簧零件和端盖零件都插入装配体中，之后打开注释，并显示尺寸名称，把两个端面之间的尺寸赋予弹簧的高度。如图2所示。

方法三：利用SolidWorks的配置功能。根据弹簧的实际工作状态，建立弹簧的不同配置使弹簧伸缩变化。之后将弹簧插入到装配中，端面接触配合好，装配体也会根据零件的配置而显示多种配置。每一种配置表示一种工作状态。此种方法与前两种方法的不同是无法形成连续动画。但能够更真实的仿真弹簧的形态，例如实际圈数和有效圈数等。

这三种方法都能够实现弹簧的自动伸缩，更好的展示弹簧在零部件中的工作状态。

3 弹簧运动仿真在回油阀中应用

此回油阀利用弹簧压紧阀门来控制流入管道中的流体压力，流体

压力在弹簧预紧力范围内，流体由下管流入，右管流出。当流体压力过大时，弹簧被進一步压缩，阀门和阀体之间就会有缝隙，部分流体就可以由此流回油箱。

如图5和图6非常清晰的展示出，弹簧在部件中具有不同的位置和状态，从而使阀体处于不同的工作状态。

4 结论

通过对回油阀工作过程的运动仿真，充分实践了三种弹簧自动伸缩的不同方法，三种方法都能充分和形象的展示，弹簧的不同状态。实现了弹簧通常随两个接触面的距离变化而自动伸缩，并能够使装配体中相应的运动部件同弹簧的伸缩相匹配。

参考文献：

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