SolidWorks仿真插件中文教程.pptx
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1、COSMOS/Motion 机构运动分析用户培训机构运动分析用户培训 Slide 2目目 录录 Slide 3机构运动分析机构运动分析 用户界面用户界面Motion 浏览器下拉菜单Motion 工具条 Slide 4机构运动分析用户界面一览机构运动分析用户界面一览Motion 零件指定可动的和固定的零件,并从零件中定义主运动物体。不考虑质量属性,定义零件初始的状态。Slide 5机构运动分析用户界面一览机构运动分析用户界面一览Motion Joints Slide 6机构运动分析用户界面一览机构运动分析用户界面一览Motion 力 Slide 7机构运动分析用户界面一览机构运动分析用户界面一览
2、 Slide 8机构运动分析下拉菜单机构运动分析下拉菜单 Slide 9选项对话框选项对话框-World设置力和时间的单位指定重力加速度,或者点击地球图标重新设置重力加速度在整体坐标系中快速指定重力的方向 Slide 10选项对话框选项对话框 显示显示控制运动学符号在SolidWorks图形窗口中是否显示为指定的运动学物体定义符号大小将当前符号的颜色和大小设置给所有类型的运动学物体对已经定义过的物体的颜色和大小进行更改为选定的运动物体定义运动学符号颜色 Slide 11选项对话框选项对话框 仿真仿真指定连续的或时间步长,以控制结果仿真的时间长度和帧数量求解时动画生成是否打开/关闭如果质量属性已
3、经计算,则在仿真中启用求解器设置:对简单的模型不需要改变。通常只需修改时间步长和精度。Slide 12选项对话框动画选项对话框动画动画播放的设置,播放速度和时间范围在VRML中用户设定的动画播放时间(如在VRML 播放器中播放动画的时间)缺省时,运动学符号在动画播放时是隐藏的 Slide 13常用的运动副类型常用的运动副类型原点方向Revolute铰接副约束2个旋转,3个移动自由度构件1构件2方向原点Cylindrical圆柱副约束2个旋转,2个移动自由度 Slide 14常用的运动副类型常用的运动副类型原点方向原点y-axisx-axisz-axisTranslational 移动副Sphe
4、rical球形副约束3个旋转,2个移动自由度约束3个移动自由度 Slide 15常用的运动副类型常用的运动副类型连接点轴 1轴 2原点方向Planar平面副Universal万向副约束1个旋转,3个移动自由度约束2个旋转,1个移动自由度 Slide 16常用的运动副类型常用的运动副类型原点Fixed固定副Screw螺旋副约束3个旋转,3个移动自由度约束1个自由度2个构件可以不平行于移动和旋转轴,但2个构件的Z轴应该平行且方向一致。移动和旋转轴螺距 Slide 17常用的约束类型常用的约束类型原点方向 1st Axis 2nd AxisParallel平行轴约束构件1的Z轴,始终平行于构件2的Z
5、轴即构件1只能绕构件2的一个轴旋转约束2个旋转自由度Perpendicular垂直轴约束构件1的Z轴,始终垂直于构件2的Z轴即:构件1只能绕构件2的二个轴旋转约束1个旋转自由度 Slide 18常用的约束类型常用的约束类型连接点方向连接点指定的面X参考轴In Line点在直线上约束构件1的连接点,只能沿着构件2连接点标记的Z轴运动约束2个移动自由度In Plane点在面内约束3个旋转自由度约束2个构件之间的相对转动 Slide 19常用的约束类型常用的约束类型Orientation方向约束3个旋转自由度约束2个构件之间的相对转动 Slide 20约束映射约束映射什么是约束映射?是指在2个指定的
6、零件之间,自动地、智能的将装配关系转化为最小的机构运动幅的形式。基本的约束类型可以合并为简单的机构运动幅,例如e.g.1 coincident joints becomes a planar joint 2 orthogonal coincident joints becomes a translational joint 3 orthogonal coincident joints becomes a fixed joint 1 Coincident and 1 orthogonal concentric becomes a revolute joint所有的装配约束被映射为连接,包括曲面和
7、曲面的约束(如:圆柱面/平面相切、圆柱面/圆柱面相切)。这些是共有的连接。Slide 21映射的约束映射的约束注:SolidWorks 中有67种零件约束的方式 Slide 22 Slide 23Fourbar.sldasmGround-1Link-1Link2-1Link3-1Ground2-1智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构 Slide 24运行智能运动学生成器智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构单击下一步继续设置力和时间单位 Slide 25设置重力方向智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构单击下一步继续 Slide 26定义可动的
8、和固定的零件在装配体零件中击右键定义可动的和固定的零件智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构使使 Ground&Ground2零件为零件为 固定零件固定零件使使 Link,Link2&Link3为为可动零件可动零件 Slide 27生成器应如下图所示:智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构单击下一步继续 Slide 28如果展开连接,你的浏览器应如下图所示:智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构单击下一步两次,进入Motion 属性页这些是从SolidWorks中映射的约束,我们不必添加任何约束。Slide 29在Ground-1 和Link-1
9、定义运动幅指定角速度约束为360 deg/sec 智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构单击下一步,进入仿真属性页 Slide 30运行仿真 在对话框窗口中按压仿真按钮智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构 Slide 31Fourbar.sldasmGround-1Link-1Link2-1Link3-1Ground2-1智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构 Slide 32定义可动和固定的零件使用窗口选择击右键定义可动和固定零件OR动态拖动零件到可动或固定零件文件夹你的浏览器应如图所示and.智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连
10、杆机构 Slide 33在Ground-1和 Link-1定义运动幅智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构 Slide 34智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构运行仿真 在浏览器底部上点击计算按钮 Slide 35智能运动学生成器智能运动学生成器 四连杆机构四连杆机构绘制驱动的转矩绘制Link2_1的角速度 Slide 36连接定义连接定义n 定义已约束的零件连接关系n 定义方位(连接位置)n 定义方向(reference frame for joint directions)n 定义运动学(如果需要)n 选择映射连接点的力到FEA中作为载荷的选项 Slide
11、 37连接定义连接定义 组件组件零件选择可以在图形窗口、运动浏览器,或者装配浏览器中。Slide 38连接定义连接定义 定位定位顶点顶点直边的中点直边的中点圆形边圆形边 Slide 39连接定义连接定义-方向方向平面平面边边圆柱面圆柱面反转方向 Slide 40活塞练习活塞练习Piston.sldasm Slide 41活塞模型联系活塞模型联系*将 ENGINEBLOCK 零件固定*其它所有的零件可动*定义好后的零件如下图所示定义好后的零件如下图所示:Slide 42活塞模型联系活塞模型联系定义Crankshaft相对固定,绕轴线旋转 Slide 43活塞模型联系活塞模型联系定义Cranksh
12、aft和 Conrod相对旋转123 Slide 44活塞模型联系活塞模型联系Define Inline JPrim Joint for Piston to Conrod1234 Slide 45活塞模型联系活塞模型联系定义Piston 和Engine Block之间:上下移动123 Slide 46活塞模型联系活塞模型联系定义Crankshaft绕轴线有360 Deg/sec 的转动 Slide 47活塞模型联系活塞模型联系运行仿真(使用缺省值)Slide 48连接定义连接定义 运动运动根据连接类型,可以定义不同的自由度可以控制连接处的位移、速度、加速度选择输入函数形式:常数步长正玄/余玄波
13、曲线公式 Slide 49连接定义连接定义 使用步长函数的运动使用步长函数的运动-1.00-0.70-0.40-0.100.200.500.801.101.401.702.00Time(s)-22.500.0022.5045.0067.5090.00112.50Displacement(deg)Slide 50连接定义连接定义 使用谐波函数的运动使用谐波函数的运动0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00Time(s)-67.50-45.00-22.500.0022.5045.0067.50Displacement(deg)Sl
14、ide 51连接定义连接定义 使用谐波函数的运动使用谐波函数的运动有0.25秒的偏移,或者有90相位偏移(结果相同)0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00Time(s)-33.75-22.50-11.250.0011.2522.5033.75Displacement(deg)谐波函数有22.5 振幅的偏移(振幅值相同)0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00Time(s)-11.250.0011.2522.5033.7545.0056.25Displacem
15、ent(deg)Slide 52连接定义连接定义 有数据点的运动有数据点的运动在运动时由于不能描述瞬时的形状变化,两种曲线拟合的选项可以光顺这些不连续的数据点。它们的效果如下图所示:-2002040608010001234Overshoot02040608010001234Data PointsData ID 允许用户存储一系列数据点,可选择以某个以编辑,或者生成特殊的运动形式。Slide 53在在 SolidWorks中绘制结果中绘制结果在运动物体上击右键,出现“绘制”选项,弹出菜单对物体关联,只显示可以绘制对象选项。Slide 54在在 SolidWorks中绘制结果中绘制结果运动物体可以
16、直接拖拽到结果中的绘制节点上,然后再选择想要显示的组件和结果。注意,图中带有“CM”的结果,表示质量中心的位置处结果;零件上其它位置处的结果,使用零件的参考原点。连接处的力采用整体坐标系。所有连接处的位移、速度、加速度采用的是连接处的坐标系。Slide 55折叠式升降机练习折叠式升降机练习Scissor_Lift.sldasm定义固定和可动的零件PlatformLayer_1-6BaseCylinderPiston Slide 56折叠式升降机练习折叠式升降机练习添加谐波运动找到Piston 和 Cylinder 共用的连接,并双击左键在Concentric12 上击右键,并选择属性选项。运动
17、位移Amplitude=200mmFrequency=36 deg/sPhase Shift=90 degAverage=200 mm Slide 57仿真参数设置在Motion Model上击右键 仿真持续的时间10 seconds50-100 frames折叠式升降机练习折叠式升降机练习 Slide 58运行仿真在浏览器底部点击“计算”,运行仿真折叠式升降机练习折叠式升降机练习 Slide 59绘制结果折叠式升降机练习折叠式升降机练习 Slide 60线性弹簧线性弹簧某些格式是作用力/反作用力仅仅支持线性弹簧缺省的长度是关联点之间的距离设计开关选项允许指定任意初始的长度在某一弹性力的作用下
18、如果力是零,显示的长度为自由长度。Slide 61线性阻尼线性阻尼 Slide 62扭转弹簧扭转弹簧角度参数相当于线性弹簧中长度参数扭矩的值代表使弹簧扭转指定角度时需要施加的力的大小如果扭矩为零,指定的角度是自由时的角度 Slide 63扭转阻尼扭转阻尼 Slide 64Door.sldasmgas_cylindergas_pistonDoor-subassembly1Door-subassembly2定义固定和可动的零件门的练习门的练习 Slide 65设置零件符号的大小 选择大小文字区域,并改为25 点击 Assign to All Types按钮 点击 Assign to Existin
19、g Entities 按钮 选择添加连接的物体类型门的练习门的练习 Slide 66添加一个线性弹簧 Stiffness=1 N/mmLength(free length of spring)=180 mm Edge on PistonEdge on Cylinder门的练习门的练习 Slide 67添加一个线性阻尼 Damping=5 N-sec/mmEdge on PistonEdge on Cylinder门的练习门的练习 Slide 68设置仿真参数Duration=40 secondsNumber of Frames=100点击 OK按钮,然后运行仿真门的练习门的练习 Slide 6
20、9绘制门开关的速度门在指定的时间段内并不停止,请修改弹簧和阻尼的参数门的练习门的练习 Slide 70修改弹簧和阻尼参数Stiffness=2 N/mmDamping=12 N-sec/mm注意注意:在确定修改前必须删除计算的结果门的练习门的练习 Slide 71运行仿真和绘制结果门的练习门的练习 Slide 72SliderLinkRot_Collar查询“z”的最小值(弹簧处于最大的压缩位置)ShaftSphere_LinkzGovernor.sldasm定义固定和可动的零件Governor Exercise Slide 73添加弹簧和阻尼Stiffness=0.9 N/mmDamping
21、=0.1 N-sec/mmGovernor Exercise Slide 74添加运动Function=StepInitial value=360 deg/sFinal Value=1440 deg/sEnd Step Time=4 secGovernor Exercise Slide 75仿真的参数Time=5 secFrames=500运行仿真Governor Exercise Slide 76绘制平移的位移计算此时“Z”的大小zGovernor Exercise Slide 77添加力添加力选择力作用的零件选择力的方向所需的参考零件如果力以大地为参考,则力的方向是固定的Function
22、选项与 motion 的相同力只能同时作用在一个零件上 Slide 78添加转矩添加转矩选择转矩作用的零件选择转矩方向参考的零件如果转矩的参考为大地,则转矩的方向是固定的.Function 选项同motion 的内容转矩只能同时作用在一个零件上 Slide 79作用力作用力/支反力(反作用力)支反力(反作用力)力作用的第一个零件力作用的第二零件力的方向总是沿着两个点连线的方向Function 选项同motion 的内容第一个零件力与第二零件的力,大小相等,方向相反 Slide 80转矩转矩/抵抗转矩抵抗转矩转矩作用的第一个零件转矩作用的第二个零件转矩作用位置方向绕转动轴Function 选项同
23、motion 的内容第一个零件力与第二零件的转矩,大小相等,方向相反 Slide 81选择两个零件和两个接触点(判断零件是否发生接触).确保物体发生接触之前,接触点之间有一定的距离.在接触属性页中定义冲击的参数。冲击力冲击力 Slide 82冲击力冲击力Impact Force Stiffness*Penetration ExponentPenetration=Impact Length-Separation DistanceImpact LengthSeparation DistanceImpact Force长度表示冲击过程的长度(零件未接触时初始的距离)Stiffness表示材料表面的硬
24、度Exponent 是冲击力对穿透距离的比例Max Damping 表示碰撞过程中的能量损失/衰减Penetration 表示最强烈的碰撞过程中的穿透距离 Slide 83冲击力冲击力冲击分析常用的冲击分析常用的/适宜的参数值适宜的参数值:Stiffness:10000 lb/in10000N/mmExponent:1.1-1.3 1.1-1.3 Damping:0.1-100 lb-s/in1-100 N-s/mmPenetration:0.0001 in0.01 mm对冲击分析,需要这些参数:Stiffness,Length,Exponent,Damping and Penetration
25、.Stiffness(刚度)刚度)用于定义零件相互接触并发生压缩的参数。该参数等价于弹簧刚度,力刚度 形变(2个零件之间)。理论上,对于钢棒,刚度系数 k=rho*A*E/L Rho:是钢棒的密度A:横截面的面积E:杨氏模量/弹性模量L:变化的长度(从自由状态到最终变形后的状态)Length(长度)长度)接触零件之间的距离。当零件之间的距离小于这个值时,,就会产生作用力,力刚度 形变,用来阻止零件相互穿过。Slide 84冲击力冲击力Exponent(指数)指数)用于说明力和形变(penetration)的比例关系:F=k*xn,这里n 就是指数。你需要表示非线性的关系,尤其是对可以压缩的材料
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