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了解运动模拟(三)

编辑:谢连富 发表时间:2016-12-16 10:29:07 浏览次数:

本文上承了解运动模拟(二),若需全文观看,请点击相关链接

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4.运动模拟和测试

       运动模拟可以从测试中导入时间历史数据。这样,使用相对廉价的计算机模型,而不必使用耗费时间和财力的测试,便可轻松地再现现有机构的运动,并进行全面的分析,包括所有接点反作用力、惯性效应、功耗等。使用类似的方式可以根据分析函数所定义的输入来分析机构。

将控制臂运动的测试数据用作输入来移动运动模拟中的悬架模型

图20:将控制臂运动的测试数据用作输入来移动运动模拟中的悬架模型

       例如,在汽车悬架的案例中(如图20所示),运动模拟可以解决一些常见问题,如:车轮撞击路缘后,导致的悬架振动将持续多长时间?支柱式悬架中需要具有多大的阻尼?控制臂及其套管中会产生多大的应力?


5.集成CAD、运动模拟和FEA

       运动模拟和FEA都将CAD装配体模型用作分析的前提条件。适用于所有这三种工具的通用集成环境可以简化CAD、运动模拟和FEA之间的数据交换。通过集成,可以避免在使用单个应用程序时经常进行的通过中性文件格式传输数据的烦琐工作。此外,将运动模拟和CAD集成起来使用而不将其与CAD相关联,可以大大减少设置运动模拟模型所需的工作量。

       如上所述,在创建运动模拟模型时,可以“反复”使用材料属性与CAD装配体的配合。运动模拟所产生的结果,即运动轨迹,可以转换成CAD几何体。但是,此操作只能在集成软件环境中执行。此外,与CAD相集成可以将模拟的模型数据和模拟结果与CAD装配体模型存储在一起,从而不需要专门维护一个运动模拟模型数据库。最后一点(但并不是最无关紧要的一点),任何CAD更改都与

运动模拟和FEA紧密关联。

       带有SolidWorks Simulation (FEA)和SolidWorks Motion(运动模拟)插件的SolidWorks® CAD程序是最先进的集成模拟工具。由于SolidWorks、SolidWorksSimulation和SolidWorks Motion都是基于Windows®的应用程序,因此现在它们之间可以进行完全集成。所有这些程序都是专门针对Windows操作系统开发的,而不是从其他操作系统移植而来的。与Windows的完全兼容还确保了它们能够

与Windows中运行的其他应用程序兼容。

      长期以来,领先的FEA程序SolidWorks Simulation已经证实了作为与CAD紧密结合使用的产品设计工具的重大价值,如图21所示。如今,此程序中增加了SolidWorks Motion,从而可以进行更完整的新产品模拟,并有助于减少产品开发过程中所需物理原型的数量(图22)。

此设计过程将CAD和FEA用作了设计工具

图21:此设计过程将CAD和FEA用作了设计工具

此设计过程得益于将运动模拟与CAD、FEA结合使用。

图22:此设计过程得益于将运动模拟与CAD、FEA结合使用。


6.现实示例

1).Tigercat Tigercat (www.tigercat.com)是生产集材机、自动集材机和伐木-集材机的领先制造商,它使用SolidWorks设计了伐木-集材机头(如图23所示)。当时,该公司的工程师使用SolidWorks Motion和SolidWorks Simulation模拟了这种伐木-集材机头的功能。Tigercat表示,对此复杂机构的运动、动力和应力的模拟降低了经验性测试要求,只需要一个原型。原型测试完全证实了模拟所得出的结果。

位于安大略湖畔布兰德福特(Brandford)市的Tigercat所制造的伐木-集材机的伐木头是使用SolidWorks设计的,并且使用SolidWorks Motion和SolidWorks Simulation进行了模拟。

图23:位于安大略湖畔布兰德福特(Brandford)市的Tigercat所制造的伐木-集材机的伐木头是使用SolidWorks设计的,并且使用SolidWorks Motion和SolidWorks Simulation进行了模拟。


 FANUC Robotics America Inc

       FANUC Robotics (www.fanucrobotics.com)发明了一种广泛应用的自动生产线,这种生产线可以帮助多种行业中的客户在制造过程中充分利用人力资源、降低成本、提高质量并最大限度地避免浪费。为了能让客户享受这些好处,FANUC制造了多种尺寸的自动工具(如图24所示),客户需要根据自己的具体运用情况选择合适的尺寸。他们可以通过具体的工具路径来分析机械性能,而使用

SolidWorks Motion进行模拟可以大大简化此类分析和选择过程。

这种工业机器人是由位于美国密歇根州罗切斯特山的FANUC RoboticsAmerica公司研制的Ward Machine Tool

图24:这种工业机器人是由位于美国密歇根州罗切斯特山的FANUC RoboticsAmerica公司研制的Ward Machine Tool

        Ward Machine Tool (www.wardcnc.com)负责设计和制造用于铝制轮毂、旋转传动器和专业加工夹具的定制车床卡盘。Ward的工程师设计了一些以前从未有过的定制产品,他们发现在进行制造之前验证新的设计是否可行是必不可少的一个环节。例如,该公司在开发和测试双启动/多范围铝制轮毂车床卡盘(如图25所示)的过程中未进行任何物理原型测试。Ward称,通过使用SolidWorks和SolidWorks Motion,公司大约节约了45,000美元的成本,并且测试时间缩短到仅为原来设计与测试过程的10%。

位于密歇根州Fowlerville的Ward Machine Tool设计并模拟了车床卡盘

图25:位于密歇根州Fowlerville的Ward Machine Tool设计并模拟了车床卡盘


Syncroness

        Syncroness (www.syncroness.com)是一家产品开发机构,它与客户紧密合作开发了从健身器材到激光系统等多种不同的产品。Synchroness同时使用了SolidWorks Motion和SolidWorks Simulation来优化剪刀式升降机的四连杆系统(如图26所示)。根据Syncroness的经验来看,几乎不必进行培训,工程团队便能进行运动模拟,并且不需要停下升降机进行试验。Syncroness称,通过

使用模拟,他们可以执行快速设计迭代,并可为客户提供优质的可视化工具。总而言之,使用模拟对于成功地设计解决方案至关重要。

该升降平台是由位于美国科罗拉多州威斯敏斯特的Syncroness设计的,所用设计工具是SolidWorks、SolidWorks Motion和SolidWorks Simulation。

图26:该升降平台是由位于美国科罗拉多州威斯敏斯特的Syncroness设计的,所用设计工具是SolidWorks、SolidWorks Motion和SolidWorks Simulation。

 

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(连载未完)


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