搜索基于Solidworks Motion的牛头刨床运动学分析
2016-08-04 by:CAE仿真在线 来源:互联网
SolidWorks Motion是一个与
本例基于SolidWorks,通过对牛头刨床进行三维建模和运动仿真,分析刨头CD的位移、速度、加速度和机构的行程速度比。
一、问题描述
牛头刨床机构各个构件几何尺寸如图1所示,已知O1A=2rad/s,求图示位置时刨头CD的速度和加速度。
图1 牛头刨床机构力学模型
二、解析解
根据理论力学知识,首先以A(O1A)为动点,在O1B上固定动系,求出O1B的角速度;再以B(O2B)为动点,在CD上固定动系,求出CD杆的速度。对于加速度也如此操作。最后得到的结果是:
三、零件造型及装配
3.1创建三维模型
根据图1所示尺寸,分别建立杆O1A、杆O2B、套筒、刨头CD的三维模型如图3.1-3.4所示。
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图3.1 杆O1A |
图3.2 杆O2B |
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图3.3 套筒 |
图3.4 刨头CD |
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3.2装配牛头刨床
新建装配体命名为牛头刨床。依次导入杆O1A、套筒、杆O2B、刨头CD,分别添加配合约束,调整其相对位置后结果如图3.5所示。
图3.5
注:在Solidworks Motion中,运动副是建立在装配关系约束的基础上的。因此,正确选择装配约束,是运动仿真成功的重要一步。
四、仿真求解
4.1 新建运动算例
在装配体界面,将“SolidWorks Motion”插件载入,选择布局选项卡中的【运动算例1】,在Motion Manager
图4.1 新建运动算例
4.2 添加马达
单击“马达”按钮,弹出【马达】属性管理器,选择杆O1A圆孔为马达运动方向,大小设置为19.1RPM(已知O1A=2rad/s=19.1RPM),设置参数如图4.2所示:
图4.2 曲柄马达参数设置
4.3 仿真求解
1)单击“运动算例属性”按钮,设置每秒帧数为40。
2)拖动仿真时间长度为3秒,如图4.3所示
图4.3 设置帧数及仿真时间
3)单击计算按钮,对牛头刨床进行仿真求解。
五、仿真结果分析及讨论
5.1仿真结果
单击“结果和图解”按钮,进行如图5.1所示参数设置,分别选择位移、速度、加速度。生成位移、速度、加速度图解,如图5.2-5.4所示。
图5.1 结果处理参数设置
图5.2 刨头位移曲线
图5.3 刨头速度曲线
图5.4 刨头加速度曲线
5.2结果对比分析
1)分析结果与理论值对比
该问题解析解为:
从Solidworks Motion仿真得到的仿真解为:
两者一致。可以看出SolidWorks Motion在运动学分析中的求解结果准确度非常高。
2)计算机构的行程速度比系数K
在该机构中,曲柄O1A的转速为w=2 rad/s,因此刨头的运动周期T=2pi/w=3.14。由图5.2可知,1.88s刨头向右运动到右侧极限位置,2.82s到达左侧极限位置。因此该机构回程时间为2.82-1.88=0.94s,工作行程时间为3.14-0.94=2.2s。机构的行程速度比系数为:
K=2.2/0.94=2.34
K=2.34>1,说明该牛头刨床具有良好的急回特性,工作行程速度慢,有利于保证工件的切削质量,回程速度较快,节约加工时间。从图5.3可以看出,刨头在空回程时速度变化较大,在工作行程时的速度相对较均匀。
通过上述分析,可以看出运动学分析对于辅助机构的设计十分重要,而SolidWorks Motion则是一种方便且实用是工具。
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