机构静平衡力平衡分析及实例讲解

力平衡分析用于分析机构处于某一形态时，为保证其静平衡所需施加的外力。在“分析定义”对话框中【类型】下拉列表框中选择“力平衡”选项，如图4.22所示。

单击【创建测力计锁定】按钮，系统弹出“选取”对话框，在3D模型中选择点作为对象，随后系统弹出“测力计向量定义”对话框，如图4.23所示，通过对话框中X、Y、Z3个分量方式指出力的方向。

图4.22 “力平衡”选项

图4.23 测力计向量

【自由度】选项组用于对机构自由度进行自由度检测，单击【评估】按钮，根据分析评估，在【DOF】文本框中显示当前模型的自由度数。

对机构设置完后，运行分析后，系统就能按照所需的方向计算出为保持平衡状态的力的大小。

下面以吊钩为例，讲解力平衡分析的过程。

（1）选择菜单栏中的【文件（F）】→【设置工作目录（W）】命令，系统弹出“选取工作目录”对话框，选择摆钟零部件所在的文件夹，单击【确定】按钮。

（2）选择菜单栏中的【文件（F）】→【新建（N）】命令，系统弹出“新建”对话框，在对话框中点选【组件】单选按钮，在【名称】文本框中键入DG，取消【使用缺省模板】复选框，单击【确定】按钮，系统弹出“新文件选项”对话框，选中“mmns_asm_design”模板选项，单击【确定】按钮装配工作平台。

（3）选择菜单栏中的【插入（I）】→【元件（C）】→【创建（C）】命令，或者单击“工程特征”工具栏上的【创建】工具按钮，系统弹出“元件创建”对话框。

（4）在“元件创建”对话框中，点选【骨架模型】单选按钮，单击【确定】按钮，系统弹出“创建选项”对话框。

（5）在“创建选项”对话框中，点选【创建特征】单选按钮，单击【确定】按钮，完成带传动骨架的设计。

（6）选择菜单栏中的【插入（I）】→【模型基准（D）】→【轴（X）】命令，或者单击“基准”工具栏上的【轴】工具按钮，系统弹出“基准轴”对话框。

（7）在工作区选择基准平面ASM_RIGHT，按＜Ctrl＞键在工作区选择基准平面ASM_TOP，该基准平面添加到基准轴参考列表框中，单击【确定】按钮，完成基准轴的创建。

（8）单击“工程特征”工具栏上的【装配】工具按钮，在系统弹出的“打开”对话框中，选择DG.PRT将其加载到当前工作台中。(www.xing528.com)

（9）选中【将约束转换为机构连接】按钮，在其后的下拉列表框中选择“销钉”选项，或单击【放置】工具按钮，系统弹出的“放置”对话框，在【集类型】下拉列表框中选择“销钉”选项，在销钉连接下自动添加“轴对齐”、“平移”、“旋转轴”选项。

（10）在“放置”对话框中，选中“轴对齐”约束选项，在3D模型中选择元件DG.prt的孔轴线和A_1轴线。

（11）在“放置”对话框中，选中“平移”选项，在3D模型中选择元件DG.prt的端面和ASM_FRONT面。

（12）在【状态】文本框显示“完成连接定义”，单击【完成】按钮，完成大带轮销钉连接。

（13）选择菜单栏中的【应用程序（P）】→【机构（E）】命令，系统自动进入机构设计平台。

（14）选择菜单栏中的【编辑（E）】→【质量属性（A）】命令，或单击“动态”工具栏上的【质量属性】工具按钮，系统弹出“质量属性”对话框，在【参照类型】下拉列表框中选择“零件”选项。

（15）单击【零件】选项组中【选取】箭头按钮，系统弹出“选取”对话框，在3D模型中选择组件DG.prt，单击【确定】按钮。

（16）在【基本属性】选项组中【密度】文本框中键入7.85，单击【确定】按钮，完成质量属性的设置。

（17）选择菜单栏中的【编辑（E）】→【重力（R）】命令，或单击“动态”工具栏上的【重力】工具按钮，系统弹出“重力”对话框，在【方向】选项组中【X】文本框中键入1，【Z】文本框中键入-1，单击【确定】按钮，完成机构重力方向的设置。

（18）选择【分析（A）】→【机构分析（Y）】命令，或单击“运动”工具栏上的【机构分析】工具按钮，系统弹出“分析定义”对话框。

（19）在“分析定义”对话框中，【类型】下拉列表框中选择“力平衡”，单击【创建测力计锁定】按钮，系统弹出“选取”对话框，在3D模型中选择点作为对象，随后系统弹出“测力计向量定义”对话框，通过对话框中X、Y、Z3个分量方式指出力的方向，效果如图4.24所示。

图4.24 测力计方向

图4.25 “力平衡反作用负荷”对话框

（20）单击【外部载荷】选项卡，勾选【启动重力】复选框，单击【运行】按钮，系统弹出“力平衡反作用负荷”对话框，如图4.25所示，对话框中显示测力计约束处的反作用力大小。