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打造面向设计工程师的仿真软件(六)—SolidWorks Motion结构运动仿真

编辑:谢连富 发表时间:2016-8-23 14:25:05 浏览次数:

Hello,大家好,前面5篇文章给大家介绍了SolidWorks Simualtion分析软件在各方面的应用和优势,现在,我们结束Simulation结构强度分析这方面的内容,并给各位介绍一下SolidWorks Motion机构运动方面的应用,小伙伴们赶紧搬板凳来围观吧!

一、SolidWorks Motion概述

SolidWorks Motion是一个虚拟原型机仿真工具,借助在工业动态仿真分析软件领域占主导地位达25年之久的ADAMS的强力支持,SolidWorks Motion能够帮助设计人员在设计前期判断设计是否能达到预期目标。通过有效使用软件各个功能,设计人员能够解决最复杂的机构问题。

机构是实现运动传递和实现力的转换的机械装置。运动仿真使用计算机模拟机构的运动学状态和动力学状态。机械系统的运动主要有下列要素决定:

各连接件的配合

部件的质量和惯性质量

受力

动力源(电动机)

时间

因此,SolidWorks Motion也是基于这方面的参数和条件来分析机构的运动状态的,如下图。

Motion机构运动示意

图1 Motion机构运动示意

 

二、SolidWorks Motion的应用

Motion的应用多种多样,但最多的应用可分为三类,分别为一般机构分析的设计应用、逆向机构分析的设计应用、动态机构的仿真疲劳分析,下面简单介绍下这方面的内容。

 

1.一般机构分析的设计应用

一般机构内容范围太广,在此用4个实例来简单进行分类说明

范例1   动态几何干涉检查

如图2所示为一缸体活塞运动机构,圆柱体通过下边的连接件驱动做上下直线运动。Motion可以通过三维模型实现该运动状态的虚拟呈现,并能够检测到整个运动过程中可能产生的碰撞或干涉,从而让设计人员迅速发现问题,并通过的相应方法提前解决该问题,避免不必要的高昂样机费用或者生产损失。

 Motion动态干涉检查

图2 Motion动态干涉检查

 

范例2  被动元件接触模拟

如图3所示为一凸轮弹簧机构,绿色块是一个驱动凸轮,手柄跟凸轮接触,会随着凸轮的转动而转动,前端跟一弹簧机构接触,这样子弹簧也会跟着做压缩伸长运动。Motion可以模拟该机构的运动情况,如驱动凸轮和弹簧力的关系情况。

被动元件与接触模拟

图3 被动元件与接触模拟

 

范例3  齿轮机构配对模拟 

Motion可以仿真齿轮系之间的配对运动等问题,在钟表等多齿轮行业中有着独到的应用。如图4所示,

齿轮配对应用

图4 齿轮配对应用

 

范例4   铰接及接触界面

如图5为槽轮机构的某部分,绿色零件高速转动撞击灰色零件,灰色零件从而转动,且两个部件接触时圆柱面始终与绿色部件弧形面做相切运动。Motion也可以进行这方面的应用。

铰接机构

图5铰接机构

 

2.逆向机构分析的设计应用

上面讲的是一般机构的运动分析,Motion还可以通过某一界定的运动结果来反推运动的零部件形状,如图6所示的凸轮轮廓线。右边为振荡点击驱动,凸轮杆做往复运动,橙色的圆形盘做转动,设置转动盘和凸轮杆的接触点,可以通过输出接触点的运动轨迹来得到凸轮的设计轮廓线。

凸轮轮廓逆向设计

图6凸轮轮廓逆向设计

 

3.动态机构仿真的疲劳分析

图7所示为某机械的摆动机构,扇形部件摆动时会带动连接件的一起运作,铰接位置运动过程中会受到机构运动的承载力,对于关键零件,我们比较关心它的疲劳破坏或者使用寿命。Motion可以通过运动机构仿真,得到运动过程中连接件受到的承载力结果数据。我们可以把这些数据导入到Simulation中作为结构力学分析的载荷条件(如图8),进行相应的力学分析和疲劳分析,这样子就可以评估该关键零件的疲劳破坏和使用寿命了(如图9)。

凸轮轮廓逆向设计

图7凸轮轮廓逆向设计

Motion结果应用到Simulation分析

图8 Motion结果应用到Simulation分析 

连接件疲劳寿命情况

图9连接件疲劳寿命情况

 

从上述介绍的范例可以看出,Solidwork Motion仿真软件,可有效地加快机械产品设计的开发过程,并能通过提前预测设计结果从而避免设计过程中出现错误,切切实实地缩短开发周期,提高产品设计的质量。因此SolidWorks Motion为动力学设计及机构运动学分析提供了一种快速、有效的实用工具。

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