搜索基于Solidworks Motion的牛頭刨床運動學(xué)分析
2016-08-04 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
SolidWorks Motion是一個與
本例基于SolidWorks,通過對牛頭刨床進(jìn)行三維建模和運動仿真,分析刨頭CD的位移、速度、加速度和機(jī)構(gòu)的行程速度比。
一、問題描述
牛頭刨床機(jī)構(gòu)各個構(gòu)件幾何尺寸如圖1所示,已知O1A=2rad/s,求圖示位置時刨頭CD的速度和加速度。
圖1 牛頭刨床機(jī)構(gòu)力學(xué)模型
二、解析解
根據(jù)理論力學(xué)知識,首先以A(O1A)為動點,在O1B上固定動系,求出O1B的角速度;再以B(O2B)為動點,在CD上固定動系,求出CD桿的速度。對于加速度也如此操作。最后得到的結(jié)果是:
三、零件造型及裝配
3.1創(chuàng)建三維模型
根據(jù)圖1所示尺寸,分別建立桿O1A、桿O2B、套筒、刨頭CD的三維模型如圖3.1-3.4所示。
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圖3.1 桿O1A |
圖3.2 桿O2B |
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圖3.3 套筒 |
圖3.4 刨頭CD |
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3.2裝配牛頭刨床
新建裝配體命名為牛頭刨床。依次導(dǎo)入桿O1A、套筒、桿O2B、刨頭CD,分別添加配合約束,調(diào)整其相對位置后結(jié)果如圖3.5所示。
圖3.5
注:在Solidworks Motion中,運動副是建立在裝配關(guān)系約束的基礎(chǔ)上的。因此,正確選擇裝配約束,是運動仿真成功的重要一步。
四、仿真求解
4.1 新建運動算例
在裝配體界面,將“SolidWorks Motion”插件載入,選擇布局選項卡中的【運動算例1】,在Motion Manager
圖4.1 新建運動算例
4.2 添加馬達(dá)
單擊“馬達(dá)”按鈕,彈出【馬達(dá)】屬性管理器,選擇桿O1A圓孔為馬達(dá)運動方向,大小設(shè)置為19.1RPM(已知O1A=2rad/s=19.1RPM),設(shè)置參數(shù)如圖4.2所示:
圖4.2 曲柄馬達(dá)參數(shù)設(shè)置
4.3 仿真求解
1)單擊“運動算例屬性”按鈕,設(shè)置每秒幀數(shù)為40。
2)拖動仿真時間長度為3秒,如圖4.3所示
圖4.3 設(shè)置幀數(shù)及仿真時間
3)單擊計算按鈕,對牛頭刨床進(jìn)行仿真求解。
五、仿真結(jié)果分析及討論
5.1仿真結(jié)果
單擊“結(jié)果和圖解”按鈕,進(jìn)行如圖5.1所示參數(shù)設(shè)置,分別選擇位移、速度、加速度。生成位移、速度、加速度圖解,如圖5.2-5.4所示。
圖5.1 結(jié)果處理參數(shù)設(shè)置
圖5.2 刨頭位移曲線
圖5.3 刨頭速度曲線
圖5.4 刨頭加速度曲線
5.2結(jié)果對比分析
1)分析結(jié)果與理論值對比
該問題解析解為:
從Solidworks Motion仿真得到的仿真解為:
兩者一致?？梢钥闯?/span>SolidWorks Motion在運動學(xué)分析中的求解結(jié)果準(zhǔn)確度非常高。
2)計算機(jī)構(gòu)的行程速度比系數(shù)K
在該機(jī)構(gòu)中,曲柄O1A的轉(zhuǎn)速為w=2 rad/s,因此刨頭的運動周期T=2pi/w=3.14。由圖5.2可知,1.88s刨頭向右運動到右側(cè)極限位置,2.82s到達(dá)左側(cè)極限位置。因此該機(jī)構(gòu)回程時間為2.82-1.88=0.94s,工作行程時間為3.14-0.94=2.2s。機(jī)構(gòu)的行程速度比系數(shù)為:
K=2.2/0.94=2.34
K=2.34>1,說明該牛頭刨床具有良好的急回特性,工作行程速度慢,有利于保證工件的切削質(zhì)量,回程速度較快,節(jié)約加工時間。從圖5.3可以看出,刨頭在空回程時速度變化較大,在工作行程時的速度相對較均勻。
通過上述分析,可以看出運動學(xué)分析對于輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計十分重要,而SolidWorks Motion則是一種方便且實用是工具。
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