当组件和拆卸频繁进行时，通常使用锁定引脚，需要快速完成。一些常见的用途是车辆挂钩，可调节的脚手架，望远镜的臂，或者基本上带有需要销钉的孔来对齐的孔。传统上，快速释放引脚由多个组件组成，并由弹簧加载，有一个小销或摇摆电线以将其固定在适当的位置。
在上一个博客中，”设计3D打印的符合固体机构，“我审查了此设备的设计过程。今天，我将回顾一下我的使用方式SOLIDWORKS模拟溢价以验证我的投诉锁定销钉机制。该机制的目的是弹性变形，使其可以安装到一个孔中，但是一旦它通过孔，它将返回其原始形状并将销钉锁定在适当的位置。
传统快速释放引脚的示例。
设计合规机制
我选择设计一种合规机制，该机制将充当快速发行的别针。合规机理使用材料的弹性来执行机械功能。在锁定销的情况下，不用使用球和弹簧或摇摆电线，而兼容的机制将在进入孔时会弹性变形，然后一旦它经过，然后返回其原始形状 - 有点像快照拟合。兼容的机制将是一个组件，而不是需要组装的多个组件。这使其非常适合3D打印过程。您可以在下面看到合规机制。
兼容机制的正确视图会弹性变形，以通过孔拟合，然后返回其原始形状以将销钉锁定在适当的位置（以实体工程模拟运行）。
使用SOLIDWORKS模拟验证问题
在打印此设备之前，我要验证有四个潜在问题，我在下面列出了它们：
1.标签的收缩足以使销钉清除孔
2.有足够的内部空间供标签收缩
3.没有塑性变形
4.施加合理的力量
为什么非线性和动态？
这个问题的动态部分的答案很容易。该零件正在穿过空间，我希望将其加载然后卸载，因此动态加载方案。由于负载不是恒定的，我期望运动，因此需要动态研究，但是为什么非线性？
由于合规机制的定义是为了使其不永久变形并保持在物质弹性范围内，因此您认为静态研究就足够了。对于我设计的其他合规机制，完全是这种情况，但是这种设计是独一无二的，因为它具有一些非线性触点。非线性触点是在靠近外壳以收缩的快照拟合面上。随着模拟的进行，内部的接触面正在改变其位置和方向。由于面部接触正在改变其方向和变形，因此此问题更适合非线性研究。查看上面的GIF的顶部，您可以看到具有非线性触点的标签面孔。
假设
这项研究的主要假设是材料是均匀和各向同性的，并且应力保持在材料的弹性范围内。这些假设是由我可以获得模拟中使用的3D打印尼龙的有限材料属性所带来的。
边界条件
固定装置
为了确保整个模型不加速到图形空间，我固定了外部组件的整个外表面。这给出了这些外表面上的所有节点零自由度。我选择了许多表面来减少研究的总体自由度。该固定装置肯定会人为地加强外部组件，但这不是我在这项研究中感兴趣的领域 - 使固定装置成为可接受的选择。
用于在3D空间中限制模型并降低自由度的固定装置。
负载
模拟中的负载将是内部组件的规定位移，直到它在底部接触为止。初始差距为3.5毫米，因此内部组件的底部面将在一秒钟内以正方向置换3.5毫米，然后在一秒钟内将其置于其原始位置。在规定的位移内部使用了时间曲线。
动态载荷应用于模型，以在一秒钟内将柱塞3mm取代，然后释放以在一秒钟内返回其原始位置。
连接
连接是设置中最耗时的部分。我使用了15个单独的本地触点来定义持续的模拟的潜在碰撞。我发现命名我的连接使故障排除和更改更加容易，并且大量的连接列表降低了，因为它们可以分为较小的组。
坡道
这是非线性接触集，也是符合规定机制的主要驱动力。当红色内部的身体向上推时，蓝色的脸将与紫色的脸接触。这种局部相互作用是模拟长度的最大因素。
定义标签上坡道接触的本地互动。
侧壁
如果内部身体开始扭曲，侧壁将接触。每个兼容的标签需要两个触点来模仿现实，从而产生了八个总触点。
定义侧壁接触的本地相互作用。
内部气缸
内部气缸进行了局部交互，以防他们接触。如果长的内部标签屈曲或具有一定的极端变形，可能会发生这种情况。这不是预期的事件，但我想涵盖我的所有基础。
内部气缸的局部相互作用。
停下来
当柱塞一直推入时，将当地的接触互动放在脸上，这将使接触。我不希望在这里实际发生任何接触，因为规定的位移会尽快停止。
停车面上的本地互动。
交互查看器
交互观看器是查看模型中所有不同交互的好工具，并确保您不会缺少任何交互。每个交互在属性管理器中列出并显示在图形区域中。交互是按类型进行颜色编码的，您可以选择显示整个模型或单个组件对的联系人。
相互作用查看器以紫色显示所有接触相互作用。
仿真结果
非线性动态模拟的结果显示了积极的结果，使我有信心打印设计。我想验证的所有四个问题通过。在本节中，我将重申问题和用于证明其成功的后处理。
标签的收缩足以使销钉清除孔
为了使机构成为锁定销，它必须足够收缩以适合孔的内部，但要大于孔的部分要大于孔，以便在休息时将其锁定在适当的位置。在零应变下，销的标签比所需孔的名义直径伸出。动态模拟的意图是确保加载并收缩时，它足够小，可以穿过孔。在最大收缩时间的时间步处使用具有1：1变形量表的位移图，当将柱塞一直推入（t = 1s）时，我可以直观地看到合同的选项卡与外部直径对齐身体。这种收缩将使当兼容的机构激活时，销钉可以轻松地通过孔。下图是一个变形图，一秒钟进入模拟，其中标签已完全收缩。
位移最高的第二个时间步骤。
为了进一步验证这一结果，我决定看到有多少分辨弹性变形在径向方向上。绘制圆柱坐标中的位移，使我在选项卡的外部外面的最大径向变形为1.33mm，平均为124 mm。原始型号的原始重叠为1.25毫米。径向位移的结果量化证明，由于已经在外销直径中内置了一个孔间隙，因此Tab的合同足以通过孔进行拟合。
有足够的内部空间让标签收缩
我的下一个问题是，在选项卡之间是否有足够的内部空间以允许足够的收缩。为了验证此问题，我在同一时间步骤中使用了相同的位移图，但要从不同的角度使用。我可以轴向地看着圆柱体，我可以看到，当柱塞在第二次步骤中与标签接触时，选项卡的内部面之间仍然存在空间。
位移图在最大位移时间步长一秒钟，显示了选项卡的内部面之间的间隙。
没有塑性变形
为了确保机制实际上是合规的，所有变形都必须在材料的弹性范围内。简而言之，这意味着零件将在卸下加载后返回其原始形状。尼龙12材料HP 3D打印过程的屈服强度为48 MPa。下面的GIF中显示的应力图显示了模拟期间的最大施加应力为12.6 MPa。该值远低于产量，使我相信应力在材料的弹性范围内，并且机制将是合规性的。
冯·米塞斯（Von Mises）应力图在完整的模拟上，显示最大应力为12.6 MPa。
施加合理的力量
验证该设计的最终构型是了解将机制置于合同位置所需的力量。由于使用规定的位移来移动柱塞，因此我要做的就是绘制压抑柱塞所需的反作用力。下图显示，合规机理的最大施加力为4.57 n或约一磅力。对于人类来说，这是一项非常容易的力量，但不仅仅是物体的重量，因此它不会自然地在自己的体重下迫使自己脱离位置。我可能会担心它太容易去除，但是此结果值得一个物理原型。
柱塞面上的反应力证明了引起位移需要多少力。
设计验证结论
使用SOLIDWORKS模拟优质，我验证了我合规的锁定针机构的设计。它通过了我想验证的所有四个问题；它收缩足以清除孔，有足够的内部空间来收缩，没有塑料变形，需要合理的力才能变形。SolidWorks是设计，验证和导出为我的项目制造的理想工具，我对结果感到非常满意。
