首页 理论教育 使用套管去除冗余-优化练习(9-6)

使用套管去除冗余-优化练习(9-6)

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:为了移除冗余,这里将添加套管并研究不同套管参数下的结果。本练习将应用以下技术:● 在积分器中移除冗余● 使用柔性连接移除冗余● 套管属性项目描述本练习的对象仍是前面练习中的剪式升降机装配体,只是零部件配合的方式有所差异。图9-47 定义套管图9-48 定义图解1提示在生成这些图解时,仍会得到关于冗余的警告消息。这些刚度和阻尼的数值比练习9-6中使用的数值更加贴近实际情况。

使用套管去除冗余-优化练习(9-6)

在本练习中将使用对称添加配合的模型,并准备将结果输出到SolidWorks Simulation中。为了移除冗余,这里将添加套管并研究不同套管参数下的结果。

本练习将应用以下技术:

● 在积分器中移除冗余

● 使用柔性连接移除冗余

● 套管属性

项目描述

本练习的对象仍是前面练习中的剪式升降机装配体,只是零部件配合的方式有所差异。

操作步骤

步骤1 打开装配体文件

在文件夹“SolidWorks Motion Simulation\Lesson09\Exercises\Redundancies Removal with Bushings\completed-low stiffness”下打开文件“Scissor Lift”。

步骤2 查看装配体

这个装配体配合的方式有所不同,如图9-45所示。注意,大多数命名为Concentric的配合更加贴切真实的机械连接。重合配合只是确保装配体不朝一侧移动。

同时还需要注意,本练习中的配合是加载在对称的两侧上的,如图9-46所示。在将结果输入到SolidWorks Simulation以获得不同零部件的应力结果,或者想看到模型中所有配合部位的正确作用力分布时,使用这个方法是合适的。

然而,使用这个配合方案的问题是将生成大量的冗余,而且不得不将这些冗余移除。在前面的章节中,介绍过可以让SolidWorks Motion使所有配合为套管,这里也可以手工配置配合为套管。

978-7-111-47213-1-Chapter10-52.jpg

图9-45 升降机

978-7-111-47213-1-Chapter10-53.jpg

图9-46 查看配合

步骤3 手工添加套管

为了节省时间,每个同轴心配合都已经指定为一个套管。编辑其中的一个同轴心配合。选择【分析】选项卡,勾选【套管】复选框并设定如下的数值,如图9-47所示。

平移

● 勾选【各向同性】复选框。

● 【刚度】处输入“5000牛顿/mm”。

● 【阻尼】处输入“20牛顿·秒/mm”。

● 【力】处输入“0牛顿”。

扭转

● 勾选【各向同性】复选框。

● 【刚度】处输入“100牛顿·mm/度”。

● 【阻尼】处输入“20牛顿·mm·秒/度”。

● 【力矩】处输入“0牛顿·mm”。

对于一个实际的系统而言,本练习中设置刚度和阻尼的值是非常低的,这里的目的是观察它们在机构中的效果。

每个被定义为一个套管的配合现在都在MateGroups中都添加了一个套管图标978-7-111-47213-1-Chapter10-54.jpg

步骤4 运行

可以看到运动并不连贯。以较低的速度播放动画,观察每个接头处的动作。

步骤5 查看图解

对配合Concentric20和Concentric21已经提前建立好Z方向反作用力的图解。这些配合位于装配体的相对两侧,如图9-48所示。图解完全一致,如图9-49所示。

步骤6 生成其他图解

对配合Concentric36和Concentric37生成更多Z方向力的图解。这些配合位于底部横臂与支架凸台之间,如图9-50所示。

978-7-111-47213-1-Chapter10-55.jpg

图9-47 定义套管

978-7-111-47213-1-Chapter10-56.jpg

图9-48 定义图解1

提示

在生成这些图解时,仍会得到关于冗余的警告消息。这将在接下来的步骤中进行解释。

单击【是】关闭。和前面的一组配合一样,这些图解也相同,如图9-51所示。虽然它们都是相同的,但是它们并非符合驱动马达正弦曲线形状,这是因为接头的刚度低引起的。(www.xing528.com)

为什么仍然还有冗余?

在创建图解时,得到警告说模型中仍然存在冗余。如果这时检查自由度,可以看到一共存在11个冗余约束,如图9-52所示。

如果用户检查配合,会发现并非所有同轴心配合都是柔性的,例如,piston、cylin-der和支架(在上一练习中改变的对象)仍然在模型中使用铰链和同轴心配合。这里并不需要改变配合,因为关心的不是这些零部件上的力。检查其他未设置为柔性的配合,因为期望这些力为零,所以也不必移除这些冗余。

978-7-111-47213-1-Chapter10-57.jpg

图9-49 查看图解(一)

步骤7 保存并关闭文件

步骤8 打开装配体文件

在文件夹“SolidWorks Motion Simulation\Les-son09\Exercises\Redundancies Removal with Bushings\ccompleted-optimum stiffness”下打开文件“Scissor_Lift”

步骤9 检查装配体

除了对柔性配合的刚度进行了改动之外,这个装配体和前面步骤中使用的完全一致。

978-7-111-47213-1-Chapter10-58.jpg

图9-50 定义图解2

978-7-111-47213-1-Chapter10-59.jpg

图9-51 查看图解(二)

步骤10 检查套管

编辑一个柔性的同轴心配合。选择【分析】选项卡。

978-7-111-47213-1-Chapter10-60.jpg

图9-52 自由度结果

勾选【套管】复选框并设定如下的数值,如图9-53所示。

平移

● 勾选【各向同性】复选框。

● 【刚度】处输入“100000牛顿/mm”。

● 【阻尼】处输入“2000牛顿·秒/mm”。

● 【力】处输入“0牛顿”。

扭转

● 勾选【各向同性】复选框。

● 【刚度】处输入“100牛顿·mm/度”。

● 【阻尼】处输入“20牛顿·mm·秒/度”。

● 【力矩】处输入“0牛顿·mm”。

这些刚度和阻尼的数值比练习9-6中使用的数值更加贴近实际情况。

步骤11 运行算例

步骤12 查看图解

四个配合对应的图解已经创建完毕。和之前一样,对称的一对配合图解是相同的。采用较高的刚度后,可以发现在初始加速之后运动呈正弦曲线形状。

同时对比一下配合Concentric36和Concentric37,它们应该大约为15000N,此处可以顺便对比一下“练习9-3:运动学机构”中得到的结果,如图9-54所示。

将配合Concentric20和Concentric21的两个最大力(忽略初始的数值尖峰)的数值相加,大约为9500N,此处也可以顺便对比一下“练习9-3:运动学机构”中得到的结果,如图9-55所示。

978-7-111-47213-1-Chapter10-61.jpg

图9-53 修改套管参数

978-7-111-47213-1-Chapter10-62.jpg

图9-54 查看图解(三)

978-7-111-47213-1-Chapter10-63.jpg

图9-55 查看图解(四)

通过这些结果可以看到,在将所有配合都设置在模型的一侧时得到的力,与移除冗余并将力分配到两侧所得到的力是相等的。

步骤13 保存并关闭文件

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈