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。
图9-45 升降机
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。
● 【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。
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。
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的正弦曲线形状,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。
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。
图9-50 定义图解2
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。
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。
图9-53 修改套管参数
图9-54 查看图解(三)
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
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