RecurDyn成功案例：优化扭矩扳手的设计和标尺精度

扭矩扳手是一种允许用户对螺栓和螺母等紧固件施加特定扭矩的扳手。一些扭矩扳手具有扭矩限制开关，可防止扳手施加超过用户指定的扭矩量。通常很难使用实验来验证扭矩限制开关是否准确符合其规格。此外，使用物理实验设计既昂贵又耗时。在本案例研究中，为了重新设计指标并提高其准确性，对现有的扭矩扳手设计进行了修改，这要求扳手的扭矩指示器也要进行修改。因此，使用仿真而不是实验来修改指标。由于动态行为、变形和各个部件之间的接触，施加的扭矩是非线性的，因此无法用传统的有限元软件复现。因此，使用多柔体动力学 (MFBD) 软件 RecurDyn 来设计扭矩扳手，可以设计出带有精确标尺的扭矩扳手。

▎仿真过程

① 采用柔性体梁单元对扭矩扳手的长弹簧进行建模，其他零件用刚体建模

② 定义接触，包括柔性弹簧和销的接触

③ 应用各种尺寸和特性的弹簧进行仿真

④ 通过仿真，确定扭矩的大小，从而提高标尺的精度

▎关键仿真技术

• MFBD 支持包括刚体和柔性体在内的仿真

• 考虑刚体和柔体之间的接触

• 便于修改弹簧截面直径和物理特性进行参数化建模

• 可以准确复现扭矩扳手非线性行为的多体动力学求解器

▎工具包

•  RecurDyn/Professional

•  RecurDyn//FFlex

▎工程问题

• 改变弹簧的长度和横截面的半径来增加扭矩扳手的工作扭矩范围

• 需要考虑非线性以进行准确的扭矩预测

• 在合理的时间和成本下改进设计需求

▎解决方案

• 使用考虑刚柔耦合的MFBD技术计算扭矩扳手的精确工作扭矩，仿真刚体和柔性体的接触行为

• 使用梁单元简化弹簧及使用参数化建模减少建模和仿真时间

• 基于GUI 对各种设计条件进行高效建模和仿真

▎结论

• 使用 RecurDyn 精确复现现有设计

• 基于RecurDyn 对扭矩扳手非线性行为的分析将扭矩标尺刻度更改为非均匀

• 减少对各种设计进行定量评估的时间和成本

• 仿真结果为改进新的扭矩扳手设计提供了指导

▎其他应用场景

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