案例分享-改进扭矩扳手指示器的精度

扭矩扳手是一种对螺栓和螺母等紧固件施加特定扭矩的手动工具，为防止所施加的扭矩超过指定的额度范围，一些扭矩扳手设定了扭矩限制开关，通常很难通过昂贵且费时的试验来验证扭矩限制开关是否准确满足其规格要求。本案例针对现有扭矩扳手的扭矩指示器改进，通过仿真手段对相应指标进行了重新设计，提高了其精度。扭矩指示器施加非线性扭矩，其动态行为涉及变形和不同零件间的接触，采用传统的有限元软件不易模拟该过程。采用具备MFBD技术的RecurDyn软件对扭矩扳手指示器的工作过程进行仿真，得到高精度指示器扭矩扳手。

Customer Challenges面临的挑战

•   改变弹簧自有长度和线圈直径，增加扭矩扳手的预置范围。

•   需要评估非线性运动以准确预测扭矩。

•   需要以合理的时间和成本改进设计。

Solutions解决方案

•   采用MFBD技术精确地计算扭矩，仿真刚体与柔性体的接触行为。

•   通过梁单元和参数化模型快速建模，节省时间。

•   在直观的用户界面下对各种设计进行快速建模仿真。

Process流程

①  采用柔性梁单元对扭矩扳手的主螺旋弹簧进行建模，其它零件采用刚体建模。

②  定义柔性体Beam与刚体的接触。

③  测试主弹簧的各种螺旋直径和材料性能。

④  通过仿真获得的扭矩值确定扭矩指示器的精确配置。

Key Technologies for Analysis关键技术

-   刚体与柔性体并存的MFBD建模技术。 

-   考虑刚体与柔性体接触的仿真技术。

-   便于测试各种梁直径和材料特性的高效参数化建模技术。

-   稳定求解，精确再现扭矩扳手的非线性行为。

Outcomes效果

-   RecurDyn仿真准确地复现了现有设计扭矩扳手的行为。

-   通过RecurDyn对扭矩扳手非线性行为的验证，在指示器上采用了非均匀扭矩刻度。

-   采用RecurDyn对各种可能的设计进行定量评估，大大节省了时间和成本。

-   RecurDyn仿真结果为扭矩扳手的设计改进提供了有用的指导。