当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

SolidWorks运动仿真培训


COSMOSMotion 运动仿真培训
COSMOSMotion 2008

Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under co

operative agreement with the National Science Foundation.

About this course关于本课程
Prerequisites前提条件 Course Design Philosophy课程设计原理 Using this book本书使用方法 A note about files配套光盘说明 Conventions used in this book本书中采用的原理 Class Introductions课程介绍

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

2

Design Validation Products设计仿真产品
COSMOSWorks
Adv. Professional Designer
Static

Professional
Vibration & Buckling Thermal Drop Test Nonlinear

COSMOSFloWorks Flow Simulation

Fatigue

Optimization

COSMOSMotion

PostPost-dynamics

COSMOSEMS Electromagnetic

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

3

What is Motion Simulation 什么是运动仿真?
Study of moving systems or mechanisms 运动系统或机构研究 Motion of a system is determined by 运动系统定义:
– Mechanical joints connecting the parts 零件的机械连接 – The mass and inertia properties of the components 部件的质量和惯性特性 – Applied forces to the system (Dynamics) 系统的作用力(动力学) – Driving motions (Motors or Actuators) 驱动运动(运动或致动器) – Time 时间
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

4

Mechanism types机构类型
Kinematic System运动学系统
– Movement of part(s) under enforced or constrained motion

外加或强制运动下的部件动作
– Fully controlled and only one possible motion result irrespective of force and mass

不考虑力和质量的全约束和单一运动的结果
– Zero degree of freedom

零自由度

Dynamic System动力学系统
– Movement of part(s) under free motion subject to forces

自由运动物体与力作用下的零件运动
– Partially controlled and infinite number of results depending on forces

依赖于力 的部分约束和无限数量的结果
– Greater than zero degrees of freedom

自由度数大于零
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

5

Understanding Basics运动基础
Mass and Inertia质量和惯性
– Newton’s First Law牛顿第一定律 – Conservation of momentum动力守恒

Degrees of freedom自由度
– Rigid body刚性物体 – Grounded parts固定零件 – Moving parts运动零件

Constraints约束
– Restrictions placed on a part’s movement in specific degrees of freedom

作用在零件运动上的特定自由度的限制
– Mechanical joints are connections that restrict the movement of one part to another

y x

Pendulum restrained to pivot about mounting point

– 机械关节是约束零件相互运动的连接

Joint motion运动副 Gravity重力
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

6

Constraint Mapping约束映射
Mapping of SolidWorks assembly mates (constraints) to COSMOSMotion joints.

映射SolidWorks装配体配合(约束)为 COSMOSMotion的运动副
100+ ways of defining SolidWorks mates.

100多种定义SolidWorks配合的方法
Basic constraint types are merged to simplified mechanical joints.

基础约束类型合并为简化的机械约束
– One Orthogonal Concentric mate in SolidWorks becomes a Concentric joint.

– 一个正交同轴配合转化为同轴副
One Coincident and One Orthogonal Concentric mates in SolidWorks becomes a Revolute joint.

– 一个重合和一个正交同轴配合转化为一个转动 副
One Point to Point coincident mate in SolidWorks becomes a spherical joint
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

– 一个点对点重合配合转化为一个球副。

7

约束映射
什么是约束映射? 是指在2个指定的零件之间,自动地、智能的将装配关系 转化为最小的机构运动幅的形式。基本的约束类型可以合并为 简单的机构运动幅,例如
e.g. 1 coincident joints becomes a planar joint 2 orthogonal coincident joints becomes a translational joint 3 orthogonal coincident joints becomes a fixed joint 1 Coincident and 1 orthogonal concentric becomes a revolute joint

所有的装配约束被映射为连接,包括曲面和曲面的约束 (如: 圆柱面/平面相切、圆柱面/圆柱面相切) 。这些是共有的连接 。
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

8

映射的约束
SW Geometry Point Point Point Point Point Point Point Point Line Line Line Line Line SW Geometry Point Point Line Line Plane Plane Cylinder Cylinder Line Line Line Line Line 装配关系 重合 距离 重合 距离 重合 距离 重合 同轴 重合 距离 角度 平行 垂直 运动约束 PointPoint PointPointDist PointLine PointLineDist PointPlaneDist PointPlaneDist PointLineDist PointLine LineLine LineLineDist LineLineAng LineLineAng (0 deg.) LineLineAng (90 deg.)

注: SolidWorks 中 有100多种零件 多种零件 约束的方式

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

9

Line Line Line Line Line Line Line Plane Plane Plane Plane Plane Plane Cylinder Cylinder Cylinder Cone
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

Plane Plane Plane Plane Cylinder Cylinder Cone Plane Plane Plane Plane Plane Cylinder Cylinder Cylinder Cone Cone

COINCIDENT DISTANCE PARALLEL

LinePlaneDist LinePlaneDist LineLineAng (0 deg.)

PERPENDICULAR LineLineAng (90 deg.) COINCIDENT TANGENT COINCIDENT COINCIDENT DISTANCE ANGLE PARALLEL LineLineDist LineCylTan LineLine PlanePlaneDist PlanePlaneDist LineLineAng LineLineAng (0 deg.)

PERPENDICULAR LineLineAng (90 deg.) TANGENT CONCENTRIC TANGENT CONCENTRIC CONCENTRIC PlaneCylTan LineLine LineCylTan LineLine LineLine

10

计算机如何进行运动分析?
程序在每一个时间步都应用修正的Newton-Raphson迭代法进 行运算 采用很小的时间步,软件就会预测零件相对于原始条件或当前 时间步的下一个时间步的位置 仿真求解必须满足以下要求: 零件的速度 零件间的配合关系 力和加速度 结果会一直迭代计算直到达到该时间步上的力和加速度值的 某一精度为止。 某一精度为止。
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

11

运动副基础知识(1)
Revolute铰接副 铰接副 Cylindrical圆柱副 圆柱副

方向
构件1 构件

构件2 构件

原点

约束2个旋转, 个移动自由度 约束 个旋转,3个移动自由度 个旋转

约束2个旋转,2个移动自由度 约束 个旋转, 个移动自由度 个旋转

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

12

运动副基础知识(2)
Translational 移动副
方向

Spherical球形副 球形副

y-axis

x-axis

原点

z-axis

原点

约束3个旋转, 个移动自由度 约束 个旋转,2个移动自由度 个旋转

约束3个移动自由度 约束 个移动自由度

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

13

运动副基础知识(3)
Universal万向副 万向副 Planar平面副 平面副
方向
轴2

连接点

轴1

原点

约束1个旋转, 个移动自由度 约束 个旋转,3个移动自由度 个旋转

约束2个旋转, 个移动自由度 约束 个旋转, 1个移动自由度 个旋转

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

14

运动副基础知识(4)
Fixed固定副 固定副 Screw螺旋副 螺旋副

移动和旋转轴
螺距

原点

约束3个旋转, 个移动自由度 约束 个旋转,3个移动自由度 个旋转

约束1个自由度 约束 个自由度
2个构件可以不平行于移动和旋转轴,但2个构件的 轴 个构件可以不平行于移动和旋转轴, 个构件的Z轴 个构件可以不平行于移动和旋转轴 个构件的 应该平行且方向一致。 应该平行且方向一致。 15

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

运动副基础知识(5)
Parallel平行轴 平行轴 Perpendicular垂直轴 垂直轴

方向

1st Axis
原点

2nd Axis

约束2个旋转自由度 约束 个旋转自由度 约束1个旋转自由度 约束 个旋转自由度
约束构件1的 轴 始终平行于构件2的 轴 约束构件 的Z轴,始终平行于构件 的Z轴 即构件1只能绕构件 只能绕构件2的一个轴旋转 即构件 只能绕构件 的一个轴旋转
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

约束构件1的Z轴,始终垂直于构件2的Z轴 约束构件 的 轴 始终垂直于构件 的 轴 构件1只能绕构件 只能绕构件2的二个轴旋转 即:构件 只能绕构件 的二个轴旋转
16

运动副基础知识(6)
In Line点在直线上 点在直线上 In Plane点在面内 点在面内

方向

指定 的面

连接点

连接点

X参考轴 参考轴

约束2个移动自由度 约束 个移动自由度

约束3个旋转自由度 约束 个旋转自由度

约束构件1的连接点,只能沿着构件 连接点 约束构件 的连接点,只能沿着构件2连接点 的连接点 标记的Z轴运动 标记的 轴运动
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

约束2个构件之间的相对转动 约束 个构件之间的相对转动
17

运动副基础知识(7)
Orientation方向 方向

约束3个旋转自由度 约束 个旋转自由度

约束2个构件之间的相对转动 约束 个构件之间的相对转动
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

18

CosmosMotion机构基础
刚性实体: 1、 在Motion中,所有构件都被作为理想刚体。意味着零件内 部没有变形,在仿真过程中构件不会变形或改变形状。一个刚 性构件可以是单一的SolidWorks零件或子装配体。 2 SolidWorks 2、SolidWorks零件或子装配体的两种状态:固定或灵活。 3、一个刚性的子装配体就是指组成子装配体的独立部件被刚 性地相互附加(焊接)在一起,如果它们也是单一零件。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

19

CosmosMotion机构基础
固定零件 一刚性零件可被当作固定构件或浮动(运动的)零件。 固定零件就是绝对静止。 每一固定的实体都具有0个自由度 固定零件承担为运动刚性实体的参考结构 SolidWorks中,装配体中的固定零件会自动地被处理为固定 构件,在开始一个新的机构和映射装配体约束时。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

20

CosmosMotion机构基础
浮动零件 机构中可以运动的部件被当作是活动构件。每个活动构件有六 个自由度。 SolidWorks中,装配体中的浮动零件会自动地被处理为活动 构件,在开始一个新的机构和映射装配体约束时。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

21

CosmosMotion机构基础
配合 SolidWorks配合充分定义刚性构件如何连接以及它们之间如 何相互运动。配合从零件的连接中移除自由度。 在两个刚性构件中添加配合,例如同轴配合,就移走了自由度 ,致使它们相对于其它构件保持定位,即使机构中存在运动或 作用力。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

22

CosmosMotion机构基础
电机 电机可为零件定义在一个时间段内的运动。 电机可定义位移,速度,或作为时间函数的加速度。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

23

CosmosMotion机构基础
重力 当零件的重量对运动仿真有影响时,重力是一个非常重要的数 量,例如自由落体。 重力有两部分组成: 重力矢量方向 重力加速度的幅值 重力属性对话框可以指定方向和重力矢量值,可以在对应的文 本框内输入x,y,z方向的值,或通过指定一个参考平面。幅值 必须单独输入。默认的重力矢量值为(0,-1,0),幅值为 386.22in/s2(或与当前激活单位的当量值)
24

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

CosmosMotion机构基础
约束映射概念

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

25

CosmosMotion机构基础
力 当在CosmosMotion中定义各种力时,必须指定力的位置和方 向。这些位置和方向可以从选定的SolidWorks实体中派生出 来。 实体可以是草图点,顶点,边线和面。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

26

User Interface用户界面

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

27

总结

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

28

Lesson 1 第1课
Car Jack 汽车千斤顶

Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.

Lesson 1: Topics内容
Introduction to the COSMOSMotion Feature Manager

COSMOSMotion特征管理器介绍
Understand basic capabilities of COSMOSMotion

COSMOSMotion的基本能力 Run a Simulation 运行仿真 Create a result plot 创建结果输出

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

30

Cosmosmotion界面
1、SolidWorks特征树 、 特征树 4、动画和特征时间线 、 2、运动类型选项框 、 3、Motion特征管理器 、 特征管理器 5、MotionManager工具条 、 工具条

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

31

Lesson1:模型说明
A mechanical jack is a device that lifts heavy equipment. The most common form is a car jack, floor jack, or garage jack which lifts vehicles so that maintenance can be performed. Car jacks usually use mechanical advantage to allow a human to lift a vehicle. More powerful jacks use hydraulic power to provide more lift over greater distances. Mechanical jacks are usually rated for a maximum lifting capacity (e.g., 1.5 tons or 3 tons).

机械千斤顶是提升重型设备的装置。最常见的样式是轿车千斤 顶,地板千斤顶、车库千斤顶,用以提升汽车,以方便维修。 轿车千斤顶通常借助机械优势让一个人就可提升汽车。更强大 的千斤顶使用液压动力可以提供更远距离的举升。机械千斤顶 通常以最大提升能力分级(例如1.5吨或3吨等)

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

32

Lesson 1:Simulation Goal 仿真目标

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

33

Lesson 1:Analysis Step分析步骤(1)
1、 Open the assembly:to open the assembly file Car_Jack.sldasm from the Lesson01 folder.

打开装配体: Car_Jack.sldasm( 文件夹Lesson01)
2 、Change to the Motion Study.

切换到运动算例
3

、Create a Motor that drives the Screw_rod at 5 RPM
创建电机,驱动丝杠:5rpm.

4 、Type of Study

研究类型
5 、Run the Animation for 5 seconds.

运行一个5秒的动画
6 、Run the Animation for 8 seconds

运行一个8秒的动画
7 、Rename the Assembly Simulation study

重命名装配体算例
34

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

Lesson 1:Analysis Step分析步骤(2)
8 Duplicate the Assembly motion study to create a new Motion Study

复制装配体算例创建一个新的运动算例
9 Ensure that COSMOSMotion is added in

启动COSMOSMotion插件
10 Select COSMOSMotion as the Type of study

选择COSMOSMotion作为研究类型
11 Apply Gravity to the assembly

应用重力到装配体
12 Create a contact condition between SprocketLink3 and SprocketLink4.

在SprocketLink3 和 SprocketLink4.间设定接触条件
13 Create similar contact condition between SprocketLink1 and SprocketLink2.

SprocketLink1和 SprocketLink2之间创建一个同样的接触条件
14 Create a force of 2000 lbs to simulate the weight of the car on the car jack. 创建一个2000lbs的力,以模拟汽车重量作用在千斤顶上。
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

35

Lesson 1:Analysis Step分析步骤(3)
15 Run the Simulation for 8 seconds.

运行一个8秒的仿真
16 Plot the torque required to lift the weight of the car.

输出提升汽车重量所需的扭矩
17 Plot the power consumed to lift a weight of 2000 lbs.

输出提升2000lbs重量所需消耗的功率
18 Rotate assembly

转动装配体
19 Play the animation.

播放动画
20 Enable View Key Creation.

激活视窗键创建
21 Create a new view key.

建立一个新的视窗键
22 Reorient the view

定位视窗
23 Play the animation
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

36

播放动画

Lesson 1:Analysis Step分析步骤
24 Save and close assembly. 保存和关闭装配体

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

37

Lesson 1: Defining and Simulating a Mechanism 第1课:定义和仿真一个机构
添加电机

折叠运动管理器

Parts部件
– Moving Parts运动部件 – Ground Parts固定部件

Constraints约束
– Joints运动副 – Joint Primitives基本副 – Cam Constraints凸轮 约束

Forces
– Applied Forces施加力 – Flexible Connectors 连接柔性处理 – Gravity重力

Results结果
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

38

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

39

添加马达

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

40

运行一个8秒的动画

计算按钮

时间线

关键码

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

41

备注: 备注: 运动算例简介
运动算例是装配体模型运动的图形模拟。 运动算例是装配体模型运动的图形模拟。您可将诸如光源和 相机透视图之类的视觉属性融合到运动算例中。 相机透视图之类的视觉属性融合到运动算例中。运动算例不更改 装配体模型或其属性。它们模拟并动作给模型规定的运动。 装配体模型或其属性。它们模拟并动作给模型规定的运动。可使 配合在您建模运动时约束零部件在装配体中的运 用 SolidWorks 配合在您建模运动时约束零部件在装配体中的运 动。 时间线的界面 可从运动算例使用 MotionManager,此为基于时间线的界面, ,此为基于时间线的界面, 包括有以下运动模拟工具: 包括有以下运动模拟工具: 装配体运动 物理模拟 COSMOSMotion

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

42

比较
装配体运动(可在 SolidWorks核心包内使用)。您可使用装配体运动来
动画装配体的运动: – 添加马达来驱动装配体一个或多个零件的运动。 – 使用设定键码点在不同时间规定装配体零部件的位置。装配体运动使 用插值来定义键码点之间装配体零部件的运动。

物理模拟(可在 SolidWorks核心包内使用)。您可使用物理模拟在装配
体上模仿马达、弹簧、碰撞、以及引力。物理模拟在计算运动时考虑到质 量。物理模拟计算相当块,所以您可将之用来生成使用基于物理的模拟的 演示性动画。

COSMOSMotion(可在 SolidWorks office premium 中使用。)您可使
用 COSMOSMotion 在装配体上精确模拟和分析模拟单元的效果(包括力 、弹簧、阻尼、以及摩擦)。COSMOSMotion 使用计算能力强大的动力 求解器,在计算中考虑到材料属性和质量及惯性。您也可使用 COSMOSMotion 为进一步分析标绘模拟结果。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

43

决定使用哪种算例类型
使用装配体运动为不需要考虑到质量或引力的运动生成 演示性动画。 演示性动画。 使用物理模拟生成考虑到质量、碰撞、 使用物理模拟生成考虑到质量、碰撞、或引力的运动的 演示性近似模拟。 演示性近似模拟。 使用 COSMOSMotion 运行考虑到装配体运动的物理特 性的计算能力强大的模拟。 性的计算能力强大的模拟。该工具为以上三种选项中计算能 力最强的。您对所需的运动的物理特性理解越深, 力最强的。您对所需的运动的物理特性理解越深,则您的结 果越佳。 果越佳。您可使用 COSMOSMotion 运行冲击分析算例以了 解零部件对各种不同力的响应。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

44

MotionManager 工具

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

45

模拟单元

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

46

解算器没能收敛。可能原因是:
1. 解算器没能取得指定的精度。松弛 COSMOSMotion 属性中的精度设定。 2. 如果模型中的零件快速移动,经常评估雅可比值。 3. 机制可能已锁定。以不同的初始配置开始模拟或者更改您 的马达以获得有效的运动。 4. 如果在模拟开始时就出现故障,使用较小的初始积分器步 长大小。 5. 尝试使用一严格解算器,如 'WSTIFF'。 6. 尝试在模型中避免激烈断续性,如突然运动变化,力变化 或启用/禁用配合。 7. 您可能在使用速度极高的马达。尝试降低马达速度。 8. 确定任何时候只有一个马达在驱动某一零部件。
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

47

Lesson 2 第2课
Slider Crank Mechanism

滑块曲柄机构
Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.

Lesson 2: Topics内容
Create moving and ground parts 建立运动和固定部件 Review basic joint types in COSMOSMotion 回顾COSMOSMotion中基本运动副类型 Understand Automatic Constraint mapping 理解自动约束映射 Apply motion to a joint 给运动副添加运动 Create a result plot 创建结果输出
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

49

Lesson 2: Constraint Mapping Concept 约束映射概念
1 Coincident and 1 concentric mates becomes a revolute joint

一个重合和同轴配合转化为转动副
1 Concentric mate becomes a cylindrical joint

一个同轴配合转化为圆柱副
A point on a point coincident mate becomes a spherical joint

一个点对点的重合配合转化为球副
A point on an axis coincident mate becomes an Inline Joint

轴上一点的重合配合转化为在线连 接
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

50

Lesson 2: Results结果

Collar-1 not only translates along collar_shaft-1 but also rotates.

Collar-1(轴套)不仅沿collar_shaft-1(滑动轴)移 动同时还绕轴转动。
The rotation needs to be prevented

转动必须消除

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

51

Lesson 2: Motion on Joints
Joint Types 运动副类型 Cylindrical 圆柱副 Revolute 转动副 Translational 移动副 Spherical 球副 Type of motion allowed 允许的运动类型 Rotation and translation in one direction 沿同一方向既移动又转动 Only Rotation in one direction 只允许在同一方向转动 Only Translation in one direction 只允许在同一方向移动 Rotations in all directions, No translation 所有方向的转动,没有移动 Available options under Motion On list应用选项 应用选项 Rotate Z(转动) Translate Z(移动) Rotate Z(转动) Translate Z(移动) Rotate X(转动) Rotate Y(转动) Rotate Z(转动)

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

52

Lesson 2: Results结果
Power Consumption in Mechanism 机构的能量消耗

Why is Power Consumption negative in some places? 为什么在某些位置能量消耗为负值? 为什么在某些位置能量消耗为负值?
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

53

Lesson 3
Piston Crankshaft Mechanism

活塞曲柄机构
Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.

Lesson 3 Topics内容
Review basic joint types in COSMOSMotion COSMOSMotion基本运动副回顾 Create Mechanical Joints 建立机械副 Apply motion to a joint 为运动副添加运动 Create and review results 创建和浏览结果

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

55

Lesson 3: Basic Joint Types
Joints used to constrain the relative motion of a pair of rigid bodies by physically connecting them.

物理连接的一对刚性体应用机械副约束相对运动
Joint Primitives used to enforce standard geometric constraints

虚约束应用于强化标准几何约束

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

56

Lesson 4
Door Mechanism

门开关机构
Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.

Lesson 4 Topics内容
Create springs and damper entities in COSMOSMotion COSMOSMotion中创建弹簧和阻尼器 Attach different parts together to move them as a single entity 绑定不同部件作为同一实体运动 Constrain the motion of a cylindrical joint to achieve correct mechanism behavior 约束圆柱副运动,实现正确的机构运动 Modify springs and dampers to achieve desired design goals 修改弹簧和阻尼器,实现设定的设计目标

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

58

Lesson 4 Attaching Parts
Physically attach one part to another

物理绑定一个零件到另一个零件上
Two parts will be welded or rigidly connected to one another.

两零件被焊接或刚性连接到一起
No relative motion between the two parts

消除两零件间的相对运动
Initial orientation between the two parts will be locked and will be maintained throughout the simulation

锁定两零件的原始定位,并在仿真求解中保持定位
2#实体 实体

1#实体 实体
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

59

Lesson 4: Springs弹簧
Translational Spring Force(线性弹簧力) = -k (X - X0)n + F0
Where(这里): k = Spring stiffness coefficient (always > 0)弹簧刚度系数(总是>0) X = Current distance between the spring connection points

X0 = Reference length of the spring (Free length) 弹簧参考长度(自由长度)
n = Exponent defining spring characteristic弹簧特性定义指数

F0 = Reference force of the spring (preload)参考力(预紧力)
Positive force repels the two parts.正向力分离物体 Negative force attracts the two parts.负向力拉近物体

Similar force expression applies to Torsional Springs

近似表达式可用于扭转弹簧
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

60

Lesson 4: Dampers缓冲器
Translational Damper Force(线性阻尼力) = c*vn 线性阻尼力) Where(此处): c - Translational damping coefficient 线性阻尼系数 v - Current relative velocity between parts at the attachment points 零件在连接点上的相对速度 n - Exponent. 指数
Similar force expression applies to Torsional Dampers

近似表达式可用于扭转缓冲器
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

61

Lesson 4: Results结果

gas_piston-1 not only translates along gas_cylinder-1 but also rotates. 活塞沿缸体既移动又转动 The rotation needs to be prevented 消除转动

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

62

Lesson 4: Results结果
Spring stiffness 弹簧刚度 1 N/mm 弹簧刚度: Damper Co-efficient阻尼系数 5 N (sec/mm) 阻尼系数: 阻尼系数

Velocity goal is satisfied 速度目标应该满足: 速度目标应该满足: Door does not stop in 30 seconds 门应该不在30秒内停下。 门应该不在 秒内停下。 秒内停下

Should we increase or decrease spring stiffness?
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

应该减小还是增加弹簧刚度? 应该减小还是增加弹簧刚度?

63

Lesson 4: Results
Spring stiffness弹簧刚度 2 N/mm 弹簧刚度: 弹簧刚度 Damper Co-efficient阻尼系数 10 N (sec/mm) 阻尼系数: 阻尼系数

Velocity goal is satisfied Door stops in 30 seconds 速度目标满足门在30秒内停下 速度目标满足门在 秒内停下

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

64

Lesson 5
Hatchback Mechanism

后尾箱开启机构
Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.

Lesson 5 Topics目标
Create an Action Only force to simulate 创建一个单作用力并仿真 Change the mass properties of a part 修改零件的质量特性 Use Impact forces to control two parts from interfering each other 使用冲击力控制零件间的相互干涉

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

66

Lesson 5: Forces力
Affect the dynamic behavior of a mechanism

模仿机构的动力学行为
Do not prohibit or prescribe motion and so do not add or remove degrees-of-freedom from your model.

Force Entities力实体
– – – – – – – Translational and Torsional Springs 直线和扭转弹簧 Translational and Torsional Dampers 直线和扭转阻尼器 Action-Only Forces/Moments 单作用力/力矩 Action-Reaction Forces/Moments 作用-反作用力/力矩 Impact Forces冲击力 Flexible Connectors柔性连接 Gravity重力

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

67

Lesson 5: Force Definition定义力
Force Type力类型
– Whether the loading is a force or a moment.

载荷是力还是力矩

Location定位 Direction方向
– Along an axis defined by an edge, plane or cylindrical surface.

使用边线,平面或圆柱面沿轴定义
– Along the line-of-sight between two points

两点间沿基准线定义

Magnitude幅值
– Enter a pre-defined function expression (step, harmonic, spline).

– 输入预定义的函数表达式(步进, 简谐,样条)
– Enter an equation directly into the Function Expression field using the library of built-in COSMOSMotion functions.
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

– 使用内置的库函数在函数表达式框 内直接输入方程式

68

Lesson 5: Action Only Force单作用力

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

69

Lesson 5: Results结果

移动正确: 移动正确:活塞在气缸内

移动过度: 移动过度:活塞在气缸外

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

70

Lesson 5: Impact Forces冲击力
Intermittent force that is dependent on relative distance between two components).

依赖于两元件相对距离的间歇力
Impact forces are used to simulate the collision between two parts.

间歇力用于仿真两零件的碰撞
As two parts approach within a specified distance, the impact force becomes active, and a force specified by the impact parameters is applied to both of the colliding parts.

当两零件接近在指定的距离内时,冲击力成为主动力,冲击 参数控制的力施加在两碰撞零件之间。
The collision is dependent on the materials and geometry of the bodies colliding.

碰撞依赖于材料和碰撞的几何体形状

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

71

Lesson 5: Impact Parameters碰撞参数
Impact Force = Spring Force + Damping Force

冲击力=弹簧力 阻尼力 冲击力 弹簧力+阻尼力 弹簧力
Stiffness: Depends on material properties and curvature of interacting surfaces

刚度:依赖于材料属性和接触面的曲率
Exponent: Determines impact force characteristic

指数:定义冲击力特性
Max Damping: Simulates energy loss in collision

最大缓冲:模拟碰撞的能量消耗
Penetration: Depth at which maximum damping occurs.

穿透深度:最大阻尼发生时的深度
Length: distance at which the impact force is activated (parts contact)

长度:冲击力是主动力时的距离(零件接触)
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

72

Lesson 5: Impact Parameters
Impact Force = Spring Force + Damping Force Stiffness: Depends on material properties and curvature of interacting surfaces Exponent: Determines impact force characteristic Max Damping: Simulates energy loss in collision Penetration: Depth at which maximum damping occurs. Length: distance at which the impact force is activated (parts contact)

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

73

Lesson 5: Impact Parameters碰撞参数
Good numbers for impact parameters: 碰撞参数最佳数值: 碰撞参数最佳数值: Stiffness刚度: Exponent指数: Damping阻尼: Penetration穿透: 10000 lb/in 1.1-1.3 0.1-100 lb-s/in 0.0001 in 10000 N/mm 1.1-1.3 1-100 0.01 mm

d cannot be specified as 0
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

D不能设定为 不能设定为0 不能设定为

74

Lesson 5: Results结果
Translational displacement of the concentric joint between the piston and cylinder parts 活塞和气缸间的同轴副的直线位移

Notice that the displacement is held at 8 inches which means that the impact force does not allow further translation between the parts
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

注意:当位移保持在 英寸时 两零件间的冲击力不再允许更深的移动。 英寸时, 注意:当位移保持在8英寸时,两零件间的冲击力不再允许更深的移动。

75

Lesson 5: Results结果

Magnitude of the impact force applied 冲击力幅值

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

76

Lesson 6
Latching Assembly 锁紧机构

Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.

Lesson 6: Understanding Contacts 理解接触
Point-curve - Restricts a point on one rigid body to lie on a curve on a second rigid body. 点-线:约束一刚性体的点作用在另一刚性体 的边线上 Curve-curve - Constrains one curve to remain in contact with a second curve. 线-线:约束一条与第二条曲线保持接触 Intermittent curve-curve - Applies a force to prevent curves from penetrating each other. Only active if the parts are touching 线-线间歇接触:施加一个力防止曲线相互穿 越,只有在零件接触时起效。 3D Contact – Applies a force to prevent bodies from penetrating each other. Only active if the parts are touching 3D接触:施加一个力防止实体间相互穿透。 只有在零件接触时起效。
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

78

Lesson 6: Impact Forces Vs Contacts 冲击力与接触的比较
Contact is similar to an impact force in that the material properties of the parts are used to define the contact parameters. 接触类似于在有冲击力作用时,通过零件的材料属性来定义接触参数。 Contact differs from an impact force since any point along a curve or geometry is used in the contact 接触不同于冲击力,当一个点沿着线或几何体被定义为接触时。 Contact simulates friction forces between parts. 接触可以在零件间模拟摩擦力

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

79

Lesson 6: 3D Contact 3D 接触
Surface Representation of parts: 零件的特征面
– Tessellated Geometry 网格几何体
Faster but less accurate in certain contact situations like point to surface or multiple contacts 在某些接触条件下速度快,但精度差,例如点对面 接触,多重接触。

– Precise Geometry 精确几何体
Longer simulation time but produces accurate results 仿真求解时间长,但结果较精确

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

80

Lesson 7
Scissor lift

剪式提升机
Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.

Lesson 7: Redundancies约束冗余
Overconstrained model – Redundancies may lead to inaccurate solutions. 过约束模型-冗余将导致不精确的求解 过约束模型 Symmetrically located mates report different force magnitudes. 对称的定位约束产生不 同的力幅值报告。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

82

Lesson 7: Flexible mates
Soft model – Flexible mates with too soft settings may lead to incorrect solution. 柔化模型-柔性配合,柔性设定将不会导致不正确的求解。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

83

Lesson 7: Flexible mates柔性配合
Model with optimum stiffness – Flexible mates with correct optimum stiffness provide correct dynamic solution. 最佳刚度模型-采用正确适宜的柔性配合可输出正确的动力学结果

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

84

Lesson 8

Excavator

Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.

Lesson 8 挖土机的练习
定义固定和可动的零件

Excavator.sldasm
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

86

挖土机的练习
定义Swing Tower的运动 定义 的运动
?Find Swing Tower joint to add motion to Parts Branch
Set Motion Type: to Displacement Set Function: to Expression

Double click on joint common to both parts in Parts branch to modify joint in Constraints branch

运动函数: STEP(TIME, 3, 0d, 4, -90d)+ STEP(TIME,
5, 0d, 6, 90d)
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

87

挖土机的练习
Define Boom Motion
?Find revolute joint between swing tower and boom
Set Motion Type: to Displacement Set Function: to Expression

Motion Function: STEP(TIME, 0, 0d, 1, -20d)+ STEP(TIME, 2, 0d, 3, 35d) + STEP(TIME, 5, 0d, 6, ? 2007 SolidWorks Corp. Confidential. 15d)

88

挖土机的练习

Set Motion Type: to Displacement

Define Extended Boom MotionSet Function: to Expression

Motion Function: STEP(TIME,0, 0d, 1, 40d)+STEP(TIME,1, 0d, 2.5, -70d)+STEP(TIME,4, 0d, 5, 70d)+STEP(TIME,5, 0d, 6, -40d) ? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

89

挖土机的练习
Define Bucket Motion

Motion Function: STEP(TIME,0, 0d, 1, -20d)+STEP(TIME,1, 0d, 2.5, 90d)+STEP(TIME,4, 0d, 5, -75d)+STEP(TIME,5, 0d, ? 2007 SolidWorks Corp. Confidential. 6, 5d)

90

挖土机的练习
Rename Joints with Motion

?Right click on joint and select Properties

?Click on Properties tab and change name

?Under the Joints branch, new names ? 2007 SolidWorks Corp. Confidential. should appear

91

挖土机的练习
Simulation Parameters

Run Simulation

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

92

挖土机的练习
Plot Driving Motion Torque

Drag joints with motion onto XY Plots

? Select Rotary Motion Generator as the quantity and Magnitude as the value

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

93

挖土机的练习
Driving Motion Results

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

94

常用函数
在Motion中使用adams的函数,函数比较多,大概有11种之 多,如 1、Displacement Function 2、Velocity Functions 3、 Acceleration Functions 4、 Contact Functions 5、 Spline Functions 6、 Force in Object Functions 7、Resultant Force Functions 8、 Math Functions 9、 Data Element Access 10 、User-Written Subroutine Invocation 11、Constants & Variables Variables。

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

5、bistop函数 它的格式是BISTOP( x, dx, x1, x2, k, e, cmax, d)这里它由八 95 个参数定义。它与函数IMPACT类似。可以这么说:BISTOP

1、 STEP函数

格式:STEP (x, x0, h0, x1, h1) 参数说明: x ―自变量,可以是时间或时间的任一函数 x0 ―自变量的STEP函数开始值,可以是常数或函数表 达式或设计变量; x1 ―自变量的STEP函数结束值,可以是常数、函数表 达式或设计变量 h0 ― STEP函数的初始值,可以是常数、设计变量或其 它函数表达式 h1 ― STEP函数的最终值,可以是常数、设计变量或其 它函数表达式

? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

96

IF函数
2、 IF函数 格式:IF(表达式1: 表达式2, 表达式3, 表达式4) 参数说明: 表达式1-ADAMS的评估表达式; 表达式2-如果的Expression1值小于0,IF函数返回的 Expression2值; 表达式3-如果表达式1的值等于0,IF函数返回表达式3的值 ; 表达式4-如果表达式1的值大于0,IF函数返回表达式4的值 ; 例如:函数 IF(time-2.5:0,0.5,1) 结果: 0.0 if time < 2.5 0.5 if time = 2.5 1.0 if time > 2.5
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

97

3、AKISPL函数
格式:AKISPL (First Independent Variable, Second Independent Variable ,Spline Name, Derivative Order) 参数说明: First Independent Variable —— spline中的第一个自变量 Second Independent Variable (可选) —— spline中的第二自变量 Spline Name —— 数据单元spline的名称 Derivative Order (可选) —— 插值点的微分阶数,一般用0就可以 function = AKISPL(DX(marker_1, marker_2, marker_2), 0, spline_1) spline_1用下表中的离散数据定义 自变量x 函数值y -4.0 -3.6 -3.0 -2.5 -2.0 -1.2 -1.0 -0.4 0.0 0.0 1 0.4 2 1.2 3 2.5 4 3.6
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

98

4、碰撞函数impact
其实质是:用只抗压缩的非线性的弹簧阻尼方法近似计算出单边碰撞力。 格式:IMPACT (Displacement Variable, Velocity Variable, Trigger for Displacement Variable, Stiffness Coefficient, Stiffness Force Exponent, Damping Coefficient, Damping Ramp-up Distance) 参数说明: Displacement Variable 实时位移变量值,通过DX、DY、DZ、DM等函数实时测量。 Velocity Variable 实时速度变量值,通过VX、VY、VZ、VM等函数实时测量。 Trigger for Displacement Variable 激发碰撞力的位移测量值。 Stiffness Coefficient or K 刚度系统。 Stiffness Force Exponent 非线性弹簧力指数。 Damping Coefficient or C 阻尼系数。 Damping Ramp-up Distance 当碰撞力被激发阻尼逐渐增大的位移值。
? 2007 SolidWorks Corp. Confidential.

99


相关文章:
运动仿真技术
机械系统的运动仿真可以采用 VB、OpenGL、3D max、VC 等语言编程实现,也可以使用 具有运动仿真功能的机械设计软件 (如 ADMAS、 Pro/E、 EUCLID、 UG、 Solidworks...
solidworks运动仿真总结
solidworks运动仿真总结_机械/仪表_工程科技_专业资料。SW动画总结,对于新手有指导作用,对于骨灰级玩家,也具有很高的参考价值,关于SW动画制作方法,很少有人总结,作者...
edu_ecologychuanke184400
百度文库 > 运动仿真motion视频教程--solidworks魔方云学院视频教程 ...给各高校学生及教师培训过程部分图片 讲师信息 林乔华 solidworks CSWE全球认证...
solidworks2014线性弹簧运动仿真-丝竹工作室原创
solidworks2014线性弹簧运动仿真-丝竹工作室原创_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。丝竹工作室原创教程 solidworks2014线性弹簧运动仿真-原创在网上找了好久都没有...
送料机械手设计及Solidworks运动仿真
送料机械手设计及Solidworks运动仿真_工学_高等教育_教育专区。学科门类: 单位代码 : 毕业设计说明书(论文) 送料机械手设计及 Solidworks 运动仿真 学生姓名 所学...
基于SW的六自由度平台仿真
基于SolidWorks 的六自由度液压平台运动仿真 0 前言 虚拟样机技术是建造物理样机前对设计对象在计算机上建立的虚拟模型机,利用其完成 设计对象功能的可行性及其工作...
Solidworks三维设计 COSMOS运动仿真 Simulation有限元分析
Moldflow Ansys 培训 Solidworks 培训 有限元分析 机构运动仿真 Animator 动画仿真、CosmosWork 有限元分析:强度、安全系数、正应力、撞击 掉落测试、机构尺寸优化、...
毕业设计-送料机械手设计及Solidworks运动仿真(全套图纸)
37 送料机械手设计及 Solidworks 运动仿真 摘要本 课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产 的必 然产物,它是一种模仿人体上肢的部分功能...
基于SolidWorks的齿轮啮合几何建模和运动仿真
基于SolidWorks的齿轮啮合几何建模和运动仿真_机械/仪表_工程科技_专业资料。本文采用SolidWorks三维实体造型设计,定义不同零件之间的相对位置约束关系装配零件,设置两齿轮...
更多相关标签:
solidworks运动仿真 | solidworks运动学仿真 | solidworks做运动仿真 | solidworks流体仿真 | solidworks动画仿真 | solidworks仿真教程 | solidworks仿真 | solidworks模拟仿真 |