了解運(yùn)動模擬(五)現(xiàn)實(shí)示例

2013-06-08 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

今天,由于機(jī)械產(chǎn)品日漸復(fù)雜,不斷加劇的競爭加快了新設(shè)計(jì)方案投入市場的速度,工程師們越來越迫切地感到必須使模擬超出FEA的局限范圍。除了使用FEA模擬結(jié)構(gòu)性能外,工程師還需要在構(gòu)建物理原型之前確定新產(chǎn)品的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)性能。

作者: COSMOS 來源: COSMOS
關(guān)鍵字: 運(yùn)動模擬 FEA 機(jī)構(gòu)分析動力學(xué)性能

現(xiàn)實(shí)示例

Tigercat

Tigercat是生產(chǎn)集材機(jī)、自動集材機(jī)和伐木-集材機(jī)的領(lǐng)先制造商,它使用SolidWorks 設(shè)計(jì)了伐木-集材機(jī)頭(如圖23 所示)。當(dāng)時,該公司的工程師使用COSMOSMotion 和COSMOSWorks 模擬了這種伐木-集材機(jī)頭的功能。Tigercat 稱,對此復(fù)雜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動、動力和應(yīng)力的模擬降低了經(jīng)驗(yàn)性測試要求,只需要一個原型。原型測試完全證實(shí)了模擬所得出的結(jié)果。

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圖23位于安大略湖畔布蘭德福特(Brandford) 市的Tigercat 所制造的伐木-集材機(jī)的伐木頭是使用SolidWorks 設(shè)計(jì)的,并且使用COSMOSMotion 和COSMOSWorks 進(jìn)行了模擬。

FANUC Robotics America Inc.

FANUC Robotics發(fā)明了一種廣泛應(yīng)用的自動生產(chǎn)線,這種生產(chǎn)線可以幫助多種行業(yè)中的客戶在制造過程中充分利用人力資源、降低成本、提高質(zhì)量并最大限度地避免浪費(fèi)。為了能讓客戶享受這些好處,FANUC 制造了多種尺寸的自動工具(如圖24 所示),客戶需要根據(jù)自己的具體運(yùn)用情況選擇合適的尺寸。他們可以通過具體的工具路徑來分析機(jī)械性能,而使用COSMOSMotion 進(jìn)行模擬可以大大簡化此類分析和選擇過程。

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圖24這種工業(yè)機(jī)器人是由位于美國密歇根州羅切斯特山的FANUC RoboticsAmerica 公司研制的。

Ward Machine Tool負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和制造用于鋁制輪轂、旋轉(zhuǎn)傳動器和專業(yè)加工夾具的定制車床卡盤。Ward 的工程師設(shè)計(jì)了一些以前從未有過的定制產(chǎn)品,他們發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行制造之前驗(yàn)證新的設(shè)計(jì)是否可行是必不可少的一個環(huán)節(jié)。例如,該公司在開發(fā)和測試雙啟動/多范圍鋁制輪轂車床卡盤(如圖25 所示)的過程中未進(jìn)行任何物理原型測試。Ward 稱,通過使用SolidWorks 和COSMOSMotion,公司大約節(jié)約了45,000 美元的成本,并且測試時間縮短到僅為原來設(shè)計(jì)與測試過程的10%。

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圖25位于密歇根州Fowlerville 的Ward Machine Tool 設(shè)計(jì)并模擬了車床卡盤。

Syncroness

Syncroness 是一家產(chǎn)品開發(fā)機(jī)構(gòu),它與客戶緊密合作開發(fā)了從健身器材到激光系統(tǒng)等多種不同的產(chǎn)品。Synchroness 同時使用了COSMOSMotion 和COSMOSWorks 來優(yōu)化剪刀式升降機(jī)的四連桿系統(tǒng)(如圖26所示)。根據(jù)Syncroness 的經(jīng)驗(yàn)來看,幾乎不必進(jìn)行培訓(xùn),工程團(tuán)隊(duì)便能進(jìn)行運(yùn)動模擬,并且不需要停下升降機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。Syncroness 稱,通過使用模擬,他們可以執(zhí)行快速設(shè)計(jì)迭代,并可為客戶提供優(yōu)質(zhì)的可視化工具。總而言之,使用模擬對于成功地設(shè)計(jì)解決方案至關(guān)重要。

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圖26該升降平臺是由位于美國科羅拉多州威斯敏斯特的Syncroness 設(shè)計(jì)的,所用設(shè)計(jì)工具是SolidWorks、COSMOSMotion 和COSMOSWorks。

附錄1:剛性實(shí)體運(yùn)動

如果物體在運(yùn)動過程中不會產(chǎn)生變形,我們則稱之為具有剛性實(shí)體運(yùn)動或剛性實(shí)體模式。我們將具有剛性實(shí)體運(yùn)動的物體歸類為機(jī)構(gòu)。

圖27 顯示了一個球形接頭。基體不可移動。這種接頭具有三種剛性實(shí)體運(yùn)動,因?yàn)樗梢栽谌齻€獨(dú)立的方向上移動或旋轉(zhuǎn),而不會發(fā)生變形。有三個獨(dú)立的變量(又稱自由度)可用來描述此機(jī)構(gòu)的位置。

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圖27圖中所示的球形接頭機(jī)構(gòu)是一個具有三種剛性實(shí)體運(yùn)動的運(yùn)動對。

圖28 描述的是一個在不可移動底盤上滑動的板盤。此機(jī)構(gòu)也具有三種剛性實(shí)體運(yùn)動,因?yàn)榛瑒影灞P可以在兩個方向上平移,并且可以在一個方向上旋轉(zhuǎn),而不會發(fā)生任何變形。同樣,需要三個自由度描述此機(jī)構(gòu)的位置。

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圖28此滑動板盤機(jī)構(gòu)具有三種剛性實(shí)體運(yùn)動。

附錄2 : 運(yùn)動模擬和F E A 的比較振動模式需要利用FEA 進(jìn)行分析,而非運(yùn)動模擬。

圖29 所示的四連桿具有一種剛性實(shí)體運(yùn)動。只需使用一個獨(dú)立的變量(如任一連接裝置的角度位置)便可描述整個機(jī)構(gòu)的位置。請注意,合葉銷可能具有局部剛性實(shí)體運(yùn)動,即圍繞銷釘軸旋轉(zhuǎn)和/或沿銷釘軸滑動,這取決于軀體的合葉設(shè)計(jì)。

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