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如何实现连杆上的2D曲线接触仿真-以凸轮压杆机构为例

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:2D接触可以用于平面中的曲线接触仿真,它结合了线在线上约束类型和碰撞载荷类型的特点,允许用户设置作用在连杆上的两条平面曲线之间的碰撞载荷。定义2D接触时,可以将其设置在连杆上的两条平面曲线之间。下面以图6.5.1所示的凸轮压杆机构为例,说明定义2D接触的一般操作过程。选取图6.5.1所示的凸轮为连杆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。

如何实现连杆上的2D曲线接触仿真-以凸轮压杆机构为例

2D接触可以用于平面中的曲线接触仿真,它结合了线在线上约束类型和碰撞载荷类型的特点,允许用户设置作用在连杆上的两条平面曲线之间的碰撞载荷。定义2D接触时,可以将其设置在连杆上的两条平面曲线之间。2D接触与线在线上约束类似,不同的是线在线上约束定义的对象始终是接触的,不管运动如何变化,定义对象始终不会脱离。

2D接触可以用于凸轮机构的仿真,如果使用线在线上约束定义凸轮机构,滚轮和凸轮之间是没有摩擦力的,这与实际不符,因此,可以滚轮和凸轮之间添加2D接触,并能设置滚轮和凸轮在运动过程中的摩擦。下面以图6.5.1所示的凸轮压杆机构为例,说明定义2D接触的一般操作过程。

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图6.5.1 机构模型

Step1.打开装配模型。打开文件D:\ug10.16\work\ch06.05\cam_mech.prt。

Step2.进入运动仿真模块。选择978-7-111-51063-5-Chapter06-256.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-257.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-258.jpg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cam_mech节点,在系统弹出的快捷菜单中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-259.jpg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978-7-111-51063-5-Chapter06-260.jpg区域选中978-7-111-51063-5-Chapter06-261.jpg单选项;取消选中978-7-111-51063-5-Chapter06-262.jpg区域中的3个复选框;选中对话框中的978-7-111-51063-5-Chapter06-263.jpg复选框;在978-7-111-51063-5-Chapter06-264.jpg下方的文本框中采用默认的仿真名称“motion_1”;单击978-7-111-51063-5-Chapter06-265.jpg按钮

Step5.定义固定连杆1。选择下拉菜单978-7-111-51063-5-Chapter06-266.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-267.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-268.jpg命令,系统弹出“连杆”对话框;选取图6.5.1所示的固定杆为连杆1;在978-7-111-51063-5-Chapter06-269.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-270.jpg选项;在978-7-111-51063-5-Chapter06-271.jpg区域中选中978-7-111-51063-5-Chapter06-272.jpg复选框;在978-7-111-51063-5-Chapter06-273.jpg文本框中采用默认的连杆名称“L001”;单击978-7-111-51063-5-Chapter06-274.jpg按钮,完成固定连杆1的定义。

Step6.定义连杆2。选取图6.5.1所示的凸轮为连杆2;在978-7-111-51063-5-Chapter06-275.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-276.jpg选项;在978-7-111-51063-5-Chapter06-277.jpg区域中取消选中978-7-111-51063-5-Chapter06-278.jpg复选框;在978-7-111-51063-5-Chapter06-279.jpg文本框中采用默认的连杆名称“L002”;单击978-7-111-51063-5-Chapter06-280.jpg按钮,完成连杆2的定义。

Step7.定义连杆3。选取图6.5.1所示的摆动杆和销为连杆3;在978-7-111-51063-5-Chapter06-281.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-282.jpg选项;在978-7-111-51063-5-Chapter06-283.jpg区域中取消选中978-7-111-51063-5-Chapter06-284.jpg复选框;在978-7-111-51063-5-Chapter06-285.jpg文本框中采用默认的连杆名称“L003”;单击978-7-111-51063-5-Chapter06-286.jpg按钮,完成连杆3的定义。

Step8.定义连杆4。选取图6.5.1所示的滚轮为连杆4;在978-7-111-51063-5-Chapter06-287.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-288.jpg选项;在978-7-111-51063-5-Chapter06-289.jpg区域中取消选中978-7-111-51063-5-Chapter06-290.jpg复选框;在978-7-111-51063-5-Chapter06-291.jpg文本框中采用默认的连杆名称“L004”;单击978-7-111-51063-5-Chapter06-292.jpg按钮,完成连杆4的定义。

Step9.定义连杆2中的旋转副。

(1)选择下拉菜单978-7-111-51063-5-Chapter06-293.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-294.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-295.jpg命令,系统弹出“运动副”对话框;在“运动副”对话框978-7-111-51063-5-Chapter06-296.jpg选项卡978-7-111-51063-5-Chapter06-297.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-298.jpg选项;选取图6.5.2所示的连杆2为参考连杆;在“运动副”对话框978-7-111-51063-5-Chapter06-299.jpg区域的978-7-111-51063-5-Chapter06-300.jpg下拉列表中选择“圆弧中心”978-7-111-51063-5-Chapter06-301.jpg选项,在模型中选取图6.5.2所示的圆弧边线为原点参考;在978-7-111-51063-5-Chapter06-302.jpg区域的978-7-111-51063-5-Chapter06-303.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-304.jpg选项,在矢量下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-305.jpg选项。

(2)单击“运动副”对话框中的978-7-111-51063-5-Chapter06-306.jpg选项卡;在978-7-111-51063-5-Chapter06-307.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-308.jpg选项;在978-7-111-51063-5-Chapter06-309.jpg文本框中输入值112。

(3)单击978-7-111-51063-5-Chapter06-310.jpg按钮,完成旋转副的创建。

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图6.5.2 定义连杆2中的旋转副

Step10.定义连杆3中的旋转副。选择下拉菜单978-7-111-51063-5-Chapter06-312.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-313.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-314.jpg命令,系统弹出“运动副”对话框;在“运动副”对话框978-7-111-51063-5-Chapter06-315.jpg选项卡的978-7-111-51063-5-Chapter06-316.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-317.jpg选项;选取图6.5.3所示的连杆3为参考连杆;在“运动副”对话框978-7-111-51063-5-Chapter06-318.jpg区域的978-7-111-51063-5-Chapter06-319.jpg下拉列表中选择“圆弧中心”978-7-111-51063-5-Chapter06-320.jpg选项,在模型中选取图6.5.3所示的圆弧边线为原点参考;在978-7-111-51063-5-Chapter06-321.jpg区域的978-7-111-51063-5-Chapter06-322.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-323.jpg选项,在模型中选取图6.5.3所示的面为矢量参考;单击978-7-111-51063-5-Chapter06-324.jpg按钮,完成旋转副的创建。

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图6.5.3 定义连杆3中的旋转副

Step11.定义连杆3和连杆4中的旋转副。

(1)选择下拉菜单978-7-111-51063-5-Chapter06-326.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-327.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-328.jpg命令,系统弹出“运动副”对话框;在“运动副”对话框978-7-111-51063-5-Chapter06-329.jpg选项卡的978-7-111-51063-5-Chapter06-330.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-331.jpg选项;选取图6.5.4所示的连杆3为参考连杆;在“运动副”对话框978-7-111-51063-5-Chapter06-332.jpg区域的978-7-111-51063-5-Chapter06-333.jpg下拉列表中选择“圆弧中心”978-7-111-51063-5-Chapter06-334.jpg选项,在模型中选取图6.5.4所示的圆弧边线为原点参考;在978-7-111-51063-5-Chapter06-335.jpg区域的978-7-111-51063-5-Chapter06-336.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-337.jpg选项,在模型中选取图6.5.4所示的曲面为矢量参考。

(2)在“运动副”对话框的978-7-111-51063-5-Chapter06-338.jpg区域中选中978-7-111-51063-5-Chapter06-339.jpg复选框;单击978-7-111-51063-5-Chapter06-340.jpg区域中的978-7-111-51063-5-Chapter06-341.jpg按钮,选取图6.5.4所示的连杆4为啮合连杆;在978-7-111-51063-5-Chapter06-342.jpg区域的978-7-111-51063-5-Chapter06-343.jpg下拉列表中选择“圆弧中心”978-7-111-51063-5-Chapter06-344.jpg选项,在模型中选取图6.5.4所示的圆弧边线为原点参考;在978-7-111-51063-5-Chapter06-345.jpg区域的978-7-111-51063-5-Chapter06-346.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-347.jpg选项,在模型中选取图6.5.4所示的曲面为矢量参考。(www.xing528.com)

(3)单击978-7-111-51063-5-Chapter06-348.jpg按钮,完成旋转副的创建。

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图6.5.4 定义旋转副

Step12.定义2D接触。

(1)选择下拉菜单978-7-111-51063-5-Chapter06-350.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-351.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-352.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-353.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-354.jpg命令,系统弹出图6.5.5所示的“2D接触”对话框。

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图6.5.5 “2D接触”对话框

(2)定义接触曲线。单击对话框978-7-111-51063-5-Chapter06-356.jpg区域中的978-7-111-51063-5-Chapter06-357.jpg按钮,选取图6.5.6所示的曲线1为操作曲线;单击对话框978-7-111-51063-5-Chapter06-358.jpg区域中的978-7-111-51063-5-Chapter06-359.jpg按钮,选取图6.5.6所示的曲线2为基本曲线,如有必要,单击反向按钮978-7-111-51063-5-Chapter06-360.jpg,使两曲线的材料侧箭头如图6.5.7所示。

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图6.5.6 定义接触曲线

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图6.5.7 定义材料侧箭头方向

(3)定义基本参数。单击978-7-111-51063-5-Chapter06-363.jpg区域中的978-7-111-51063-5-Chapter06-364.jpg选项卡,设置图6.5.5所示的参数。

(4)定义高级参数。单击978-7-111-51063-5-Chapter06-365.jpg区域中的978-7-111-51063-5-Chapter06-366.jpg选项卡,设置图6.5.8所示的参数。

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图6.5.8 定义参数

(5)单击978-7-111-51063-5-Chapter06-368.jpg按钮,完成2D接触的定义。

Step13.定义解算方案并求解。

(1)选择下拉菜单978-7-111-51063-5-Chapter06-369.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-370.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-371.jpg命令,系统弹出“解算方案”对话框;在978-7-111-51063-5-Chapter06-372.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-373.jpg选项;在978-7-111-51063-5-Chapter06-374.jpg下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-375.jpg选项;在978-7-111-51063-5-Chapter06-376.jpg文本框中输入值15;在978-7-111-51063-5-Chapter06-377.jpg文本框中输入值300;选中对话框中的978-7-111-51063-5-Chapter06-378.jpg复选框。

(2)设置重力方向。在“解算方案”对话框978-7-111-51063-5-Chapter06-379.jpg区域的矢量下拉列表中选择978-7-111-51063-5-Chapter06-380.jpg选项,其他重力参数按系统默认设置值。

(3)单击978-7-111-51063-5-Chapter06-381.jpg按钮,完成解算方案的定义。

Step14.定义动画。在“动画控制”工具条中单击“播放”按钮978-7-111-51063-5-Chapter06-382.jpg,查看机构运动;单击“导出至电影”按钮978-7-111-51063-5-Chapter06-383.jpg,输入名称“cam_mech”,保存动画;单击“完成动画”按钮978-7-111-51063-5-Chapter06-384.jpg

Step15.选择下拉菜单978-7-111-51063-5-Chapter06-385.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-386.jpg978-7-111-51063-5-Chapter06-387.jpg命令,保存模型。

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