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第8章 柔性接头
8.1& 柔性接头简介
&&& 在物理世界中.没有物体是绝对刚性的,因为材料具有弹性和塑性变形的能力。前面介绍的配合
是模拟为刚性的,这与实际不符。在本章中,将从刚性配合开始.然后将它们转为柔性配合,使模拟
更加真实。
8.2& 实例:带刚性接头的系统
&&& 车辆在一个带减速带的试车跑道上行驶,减速带的高度为50mm,间隔为2100mm。车辆行驶速度
为60km/h.设置一个转向系统并侧试其工作情况。
&&& 模型是转向机构的一个悬架子系统.几何表示为一个短-长臂(SLA).如图8-1所示。
8.2.1& 问题描述
&&& 这个算例的目标是检验前束角,即车轮在颠簸过程中垂直行程100mm中的变化。车轮前束角对应
转向盘转动的角度为45&,0&和-45&
&&& 我们将首先采用刚性接头计林三个角度下的这个算例。然后将接头更改为柔性的,重新计算这个
算例后再进行比较。
8.2.2& 关健步骤
&&& 为了分析这个悬架系统,要通过以下几个步骤:
&&& &生成配合。确保所有必需的机械配合已经包含在这个装配体中。
&&& &定义运动。添加一个由频率驱动的线性马达,频率源自车辆速度和减速带的间隔。
&&& &图解显示结果。图解显示轮胎的偏转角和垂直位移的关系。
&&& &修改接头。将接头从刚性修改为柔性。
&&& &重新运行算例。算例结果将与之前采用刚性接头的算例结果进行对比。
8.2.3& 车轮输入运动的计算
&&& 将一个简谐函数运动施加到车轮上以模拟这个悄形。为了达到这一目标,已经基于输入条件提前完成
了一些初步的计算。对于一个简谐函数.需要找到频率和幅值(在这个例子中是指减速带50mm的高度)。
&&& 可以从减速带的间距(2100mm)和速度(60km/h)来计算频率。
&&& 概率=速度/间距=60km/h/2100mm=16666.67 mm/s/2100mm=7.94HZ.
&&& 要求的峰间值幅度为50mm。
8.2.4& 理解前束角
&&& 从车的正上方看,如果车轮前端向内倾(呈内八字形)称为内束(turc-in),车轮前端向外张(呈
外八字形)称为外张(toe-out),如图8-7所示。这个值可以以度(。)为单位的前束角(车轮前端和车辆
中线的夹角)或以轮距差(车轮前端和后端距离的差)表示。箭头表示汽车的行驶方向。
8.3& 带柔性接头的系统
& 在物理世界,没有事物是绝对刚性的.因为材料具有弹性和塑性变形的能力。在前而这个算例中
所有接头都是模拟为刚性的,而这不符合实际。在本章的后面部分,我们将接头更改为柔性的.以更
通近真实的模型。
&&& 与刚性连接进行对比,各向异性的阻尼可能会极大程度上影响用户模型的运动学(外倾角、前束角)
和动力学(接头、冲击力)结果。在仿真中将使用各向同性的阻尼。
&&& 本章我们学习了使用SolidWorks Motion中的弹簧、阻尼、套管,而后使用了几个后处理选项来分析
模型的旋转位移。同时还学习了通过引入套管来使接头柔韧。
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使用Solidworks motion插件,设置相关参数后,即可进行运动仿真。SolidWorks为达索系统(Dassault Systemes S.A)下的子公司,专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。
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陈超祥先生
现任DS SOLIDWORKSk公司亚太区技术总监 陈超祥先生早年毕业于香港理工学院机械工程系,后获英国华威克大学制造信息工程硕士及香港理工大学工业及系统工程博士学位。多年来,陈超祥先生致力于机械设计和CAD技术应用的研究,曾发表技术文章二十余篇,拥有多个国际专业组织的专业资格,是中国机械工程学会机械设计分会委员。陈超祥先生曾参与欧洲航天局“猎犬2号”火星探险项目,是取样器4位发明者之一,拥有美国发明专利(US Patent 6,837,312)。
胡其登先生
现任DS SOLIDWORKSk公司亚太区技术总监 毕业于北京航空航天大学,先后获得“计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)”专业工学学士、工学硕士学位。毕业后一直从事3D CAD/CAM/PDM/PLM技术的研究与实践、软件开发、企业技术培训与支持、制造业企业信息化的深化应用与推广等工作,经验丰富,先后发表技术文章20余篇。在引进并消化吸收新技术的同时,注重理论与企业实际相结合。在给数以百计的企业进行技术交流、方案推介和顾问咨询等工作的过程中,对如何将3D技术成功应用到中国制造业企业的问题上,形成了自己的独到见解,总结出了推广企业信息化与数字化的实践方法,帮助众多企业从2D平滑地过渡到了3D,并为企业推荐和引进了PDM/PLM管理平台。作为系统实施的专家与顾问,在帮助企业成功打造为3D数字化企业的实践中,丰富了自身理论与实践的知识体系。 胡其登先生作为中国较早使用SOLIDWORKS软件的工程师,酷爱3D技术,先后为SOLIDWORKS社群培训培养了数以百计的工程师。目前负责SOLIDWORKS解决方案 在大中国地区全渠道的技术培训、支持、实施、服务及推广等全面技术工作。
序 前言 本书使用说明 绪论1 0.1SOLIDWORKS Motion概述1 0.2基本知识1 0.3SOLIDWORKS Motion机构设置基本知识2 0.4总结3 第1章运动仿真及力4 1.1基本运动分析4 1.2实例:千斤顶分析4 1.2.1问题描述4 1.2.2关键步骤5 1.2.3驱动7 1.2.4引力8 1.3力8 1.3.1外加力9 1.3.2力的定义9 1.3.3力的方向9 1.4结果11 练习3D四连杆15 第2章建立运动模型及其后处理18 2.1生成本地配合18 2.2实例:曲柄滑块分析18 2.2.1问题描述18 2.2.2关键步骤18 2.3配合19 2.4本地配合21 2.4.1函数编制程序24 2.4.2输入数据点26 2.5能量27 2.6图解显示运动结果29 2.6.1绝对数值和相对数值的对比29 2.6.2输出坐标系30 2.6.3角位移图解33 2.6.4角速度及加速度图解35 2.7总结35 练习21活塞36 练习22跟踪路径39 第3章接触、弹簧及阻尼简介43 3.1接触及摩擦43 3.2实例:抛射器43 3.2.1问题描述43 3.2.2关键步骤43 3.2.3检查干涉46 3.3接触47 3.4接触组48 3.5接触摩擦49 3.6平移弹簧50 3.7平移阻尼51 3.8后处理52 3.9带摩擦的分析(选做)55 3.10总结55 练习31甲虫55 练习32关门器57 第4章实体接触60 4.1接触力60 4.2实例:锁装置60 4.2.1问题描述60 4.2.2使用马达限定运动61 4.2.3马达输入和力输入的类型63 4.2.4函数表达式63 4.2.5力的函数63 4.3步进函数63 4.4接触:实体66 4.4.1泊松模型(恢复系数)66 4.4.2冲击模型66 4.5接触的几何描述69 4.6积分器70 4.6.1GSTIFF70 4.6.2WSTIFF70 4.6.3SI271 4.7失稳点72 4.8修改结果图解72 目录SOLIDWORKSkMotion运动仿真教程(2016版)4.9总结75 练习41掀背气动顶杆76 练习42传送带(无摩擦)82 练习43传送带(有摩擦)89 第5章曲线到曲线接触94 5.1接触力94 5.2实例:槽轮机构94 5.3曲线到曲线接触的定义95 5.4实体接触和曲线到曲线接触的比较98 5.5实体接触求解99 5.6总结99 练习传送带(带摩擦的曲线到曲线接触)99 第6章凸轮合成102 6.1凸轮102 6.2实例:凸轮合成102 6.2.1问题描述102 6.2.2关键步骤103 6.2.3生成一个凸轮轮廓103 6.3跟踪路径104 6.4输出跟踪路径曲线105 6.5基于循环的运动107 练习61Desmodromic凸轮110 练习62摆动凸轮轮廓114 第7章运动优化119 7.1运动优化概述119 7.2实例:医疗检查椅119 7.2.1问题描述119 7.2.2关键步骤120 7.3传感器121 7.4优化分析124 第8章柔性接头128 8.1柔性接头简介128 8.2实例:带刚性接头的系统128 8.2.1问题描述128 8.2.2关键步骤128 8.2.3车轮输入运动的计算131 8.2.4理解前束角132 8.3阻尼135 8.4总结138 第9章冗余139 9.1冗余概述139 9.1.1冗余的概念141 9.1.2冗余的影响141 9.1.3使用积分器移除冗余142 9.2实例:门铰链142 9.2.1问题描述142 9.2.2自由度计算144 9.2.3实际自由度和估计的自由度144 9.2.4使用柔性连接选项移除冗余146 9.2.5柔性配合的局限146 9.3如何检查冗余148 9.4典型的冗余机构149 9.4.1双马达驱动机构149 9.4.2平行连杆机构149 9.5总结149 练习91动力学系统1150 练习92动力学系统2151 练习93运动学机构152 练习94零冗余模型――第一部分155 练习95零冗余模型――第二部分(选做)158 练习96使用套管移除冗余159 练习97抛射器165 第10章输出到FEA168 10.1输出结果168 10.2实例:驱动轴168 10.2.1问题描述168 10.2.2关键步骤168 10.2.3FEA输出171 10.2.4承载面171 10.2.5配合位置171 10.3输出载荷171 10.4在SOLIDWORKS Motion中直接求解179 10.5总结182 练习闭锁机构182 第11章基于事件的仿真189 11.1机构基于事件的仿真189 11.2实例:分类装置189 11.3伺服马达189 11.4传感器190 11.5任务192 11.6总结196 第12章设计项目(选做)197 12.1设计项目概述197 12.2实例:外科剪――第一部分197 12.2.1问题描述197 12.2.2切割导尿管的力197 12.2.3操作指导(一)198 12.2.4操作指导(二)199 12.2.5问题求解200 12.2.6创建力函数202 12.2.7力的表达式205 12.3实例:外科剪――第二部分210 12.3.1问题描述210 12.3.2关键步骤210 12.4总结217 附录218 附录A运动算例收敛解及高级选项218 附录B配合摩擦220
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