弹簧机构模型的定义和参数设定

对于有弹簧的机构的仿真，可以添加一个“弹簧”连接。弹簧在被拉伸或压缩时产生弹力，弹力的大小与弹簧受力时长度的变化有关。弹力大小的公式为F=K×（X－U），其中K为弹性系数（即软件中的刚度系数），U为弹簧的初始长度，单位依据用户选择的单位制而不同。

弹簧可以定义在旋转副和滑动副上，也可以定义在连杆的两点之间。定义的弹簧是一个虚拟的连接，在机构模块中不显示。

下面举例说明定义弹簧的操作过程。在图6.1.1所示的模型中，柱形元件安装在支座上，定义支座固定，元件与支座之间通过滑动副连接，平移轴为元件的中心轴，并在两元件的中心轴处添加一个弹簧，当元件由于重力下落时，会因弹簧的支撑进行衰减的往复运动，最终静止。

图6.1.1 弹簧机构模型

Step1.打开装配模型。打开文件D:\ug10.16\work\ch06.01\spring_asm.prt。

Step2.进入运动仿真模块。选择命令，进入运动仿真模块。

Step3.新建运动仿真文件。在“运动导航器”中右击spring_asm节点，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“环境”对话框。

Step4.设置运动环境。在“环境”对话框中的区域选中单选项；取消选中区域中的3个复选框；选中对话框中的复选框；在下方的文本框中采用默认的仿真名称“motion_1”；单击按钮。

Step5.定义固定连杆1。选择下拉菜单命令，系统弹出“连杆”对话框；选取图6.1.1所示的支座为连杆1；在下拉列表中选择选项；在区域中选中复选框；在文本框中采用默认的连杆名称“L001”；单击按钮，完成连杆1的定义。

Step6.定义连杆2。选取图6.1.1所示的元件为连杆2；在下拉列表中选择选项；在区域中取消选中复选框；在文本框中采用默认的连杆名称“L002”；单击按钮，完成连杆2的定义。

Step7.定义连杆2中的滑动副。选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；在模型中选取图6.1.2所示的边线1为参考，系统自动选择连杆、原点及矢量方向；单击按钮，完成滑动副的定义。

图6.1.2 定义滑动副

Step8.定义弹簧。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出图6.1.3所示的“弹簧”对话框。

（2）定义附着类型。在“弹簧”对话框的下拉列表中选择选项。

（3）定义操作对象。单击“弹簧”对话框区域中的按钮，选取图6.1.1所示连杆2为操作连杆；单击区域中的按钮，在右侧下拉列表中选择“圆弧中心”选项，在模型中选取图6.1.4所示的边线1为原点参考。

图6.1.3 “弹簧”对话框

（4）定义基本对象。单击“弹簧”对话框区域中的按钮，选取图6.1.1所示连杆1为基本连杆；单击区域中的按钮，在右侧下拉列表中选择“圆弧中心”选项，在模型中选取图6.1.5所示的边线2为原点参考。

图6.1.4 定义操作对象

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图6.1.5 定义基本对象

（5）定义弹簧参数。在区域下方的下拉列表中选择选项，在文本框中输入值2，在文本框中输入值0，单击按钮，完成弹簧的定义。弹簧符号如图6.1.6所示。

图6.1.6 弹簧符号

图6.1.3所示“弹簧”对话框中的部分选项说明如下。

●：该下拉列表用于选择弹簧的附着类型，包括、和3种选项。

：通过定义连杆和原点来定义弹簧，原点的连线为弹簧的轴线，连线的长度为弹簧的长度。

：指定一个滑动副为弹簧的参考，通过输入的值来定义弹簧的长度，如图6.1.7所示。

图6.1.7 通过滑动副定义弹簧

：指定一个旋转副为弹簧的参考，可以用于扭转弹簧的仿真，如图6.1.8所示。

图6.1.8 通过旋转副定义弹簧

●：用于定义弹簧的参数。

：通过值来定义弹簧的系数，默认单位是N/mm。

：通过函数来定义弹簧的系数。

●：用于定义预载力的大小和预载长度。

Step9.定义解算方案并求解。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“解算方案”对话框；在下拉列表中选择选项；在下拉列表中选择选项；在文本框中输入值15；在文本框中输入值300；选中对话框中的复选框。

（2）设置重力方向。在“解算方案”对话框区域的矢量下拉列表中选择选项，其他重力参数按系统默认设置值。

（3）单击按钮，完成解算方案的定义。

Step10.定义动画。在“动画控制”工具条中单击“播放”按钮，查看机构运动；单击“导出至电影”按钮，输入名称“spring_asm”，保存动画；单击“完成动画”按钮。

Step11.选择下拉菜单命令，保存模型。