1 引言
在机构设计中,分析输入/输出构件运动的相关性是比较困难和烦琐的工作,如能方便地得到输入/输出构件及相关中间构件的运动曲线,这类问题就很容易得到解决。
solid edge具有功能强大的三维造型模块和装配模块,而Dynamic Designer是美国MDI(Mechanical Dynamic Inc.)的产品,其内核为MDI的ADAMS动态求解器,Dynamic Designer for SolidEdge实现了Dynamic Designer和SolidEdge的无缝集成,用户不必离开自己所熟悉的SolidEdge界面,就可以对所设计的装配体进行运动仿真。Dynamic Designer产品由Simply Motion,Motion和Professional组成,用户可以根据设计的复杂程度进行选择,也可以根据实际应用情况逐步升级到更高一级的Dynamic Designer产品。在机构设计中,熟练使用以上模块完成零件的三维实体造型,模拟整个机构的装配,分析装配干涉情况,进而实现运动模拟、运动干涉分析、动力分析,即可实现机构的精确CAE仿真设计,优化机器性能和可靠性,减少从设计到产品的开发周期。
2 单万向联轴结机构的运动分析
图1 十字结、叉轴和机架的实体造型
在支架的制作中要注意精确定位左右轴孔的位置及角度,以便准确安装。
图2 装配环境中的单万向联轴结
如果我们让右侧叉轴作为输入轴并以360°/s匀速旋转,那么左侧叉轴作为输出轴,其输出转速是变速的,在SE集成的Simply Motion模块中无法对该输出轴进行速度和加速度分析。而应用Dynamic Designer/Motion for SE,在Edge Bar中选中左侧叉轴,单击鼠标右键,选绘制曲线→角速度→幅值,如图3所示;重复刚才操作,在Edge Bar中选中左侧叉轴,单击鼠标右键,选绘制曲线→角加速度→幅值,图4所示的输出叉轴的角速度、角加速度曲线将会出现在操作区中。
3 双万向联轴结机构的运动分析
图6所示为双万向联轴结的运动分析曲线,左侧图为中间叉轴的角速度、角加速度幅值曲线,右侧图为输入/输出十字轴角速度、角加速度幅值曲线。其中蓝色曲线均为角加速度幅值曲线,进一步分析输入/输出叉轴的角速度和角加速度,可以验证其运动和动力特征是一致的。
上述结论的验证是在双万向联轴结输入/输出叉轴在同一平面内且输入/输出角相等的情况下得出的,图7所示的情况与图6所示雷同,可以看出其中间叉轴、输入/输出叉轴的角速度、角加速度的幅值及其相位均是相同的。
图3 与图2所示双万向联轴结机构的运动曲线的对比
4 结束语
Solid Edge中嵌入Dynamic Designer/Motion模块后,可以方便地绘制出输入/输出构件及中间相关构件和各类运动线图,从而方便地实现对复杂机构的运动模拟、运动分析和动力分析,对实现机构的优化cae设计具有重要意义。
对输入/输出轴不在同一平面,输入/输出角不相等的双万向联轴结机构,中间叉轴应为由移动副联接起来的两部分组成,其运动分析和动力分析我们将另文论述。
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