SolidWorks2012運(yùn)動仿真完全教程

SolidWorks2012運(yùn)動仿真完全教程第1頁/共100頁Aboutthiscourse關(guān)于本課程Prerequisites前提條件CourseDesignPhilosophy課程設(shè)計(jì)原理Usingthisbook本書使用方法Anoteaboutfiles配套光盤說明Conventionsusedinthisbook本書中采用的原理ClassIntroductions課程介紹第2頁/共100頁COSMOSWorksAdv.ProfessionalProfessionalDesignValidationProducts設(shè)計(jì)仿真產(chǎn)品DesignerStaticVibration&BucklingThermalDropTestFatigueNonlinearPost-dynamicsCOSMOSEMS

ElectromagneticCOSMOSMotionCOSMOSFloWorksFlowSimulationOptimization第3頁/共100頁WhatisMotionSimulation什么是運(yùn)動仿真?Studyofmovingsystemsormechanisms運(yùn)動系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)研究Motionofasystemisdeterminedby

運(yùn)動系統(tǒng)定義：Mechanicaljointsconnectingtheparts零件的機(jī)械連接Themassandinertiapropertiesofthecomponents

部件的質(zhì)量和慣性特性Appliedforcestothesystem(Dynamics)系統(tǒng)的作用力（動力學(xué)）Drivingmotions(MotorsorActuators)驅(qū)動運(yùn)動（運(yùn)動或致動器）Time時(shí)間第4頁/共100頁Mechanismtypes機(jī)構(gòu)類型KinematicSystem運(yùn)動學(xué)系統(tǒng)Movementofpart(s)underenforcedorconstrainedmotion外加或強(qiáng)制運(yùn)動下的部件動作Fullycontrolledandonlyonepossiblemotionresultirrespectiveofforceandmass不考慮力和質(zhì)量的全約束和單一運(yùn)動的結(jié)果Zerodegreeoffreedom

零自由度DynamicSystem動力學(xué)系統(tǒng)Movementofpart(s)underfreemotionsubjecttoforces自由運(yùn)動物體與力作用下的零件運(yùn)動Partiallycontrolledandinfinitenumberofresultsdependingonforces依賴于力的部分約束和無限數(shù)量的結(jié)果Greaterthanzerodegreesoffreedom自由度數(shù)大于零第5頁/共100頁UnderstandingBasics運(yùn)動基礎(chǔ)MassandInertia質(zhì)量和慣性Newton’sFirstLaw牛頓第一定律Conservationofmomentum動力守恒Degreesoffreedom自由度Rigidbody剛性物體Groundedparts固定零件Movingparts運(yùn)動零件Constraints約束Restrictionsplacedonapart’smovementinspecificdegreesoffreedom作用在零件運(yùn)動上的特定自由度的限制Mechanicaljointsareconnectionsthatrestrictthemovementofoneparttoanother機(jī)械關(guān)節(jié)是約束零件相互運(yùn)動的連接Jointmotion運(yùn)動副Gravity重力xyPendulumrestrainedtopivotaboutmountingpoint第6頁/共100頁MappingofSolidWorksassemblymates(constraints)toCOSMOSMotionjoints.

映射SolidWorks裝配體配合（約束）為COSMOSMotion的運(yùn)動副100+waysofdefiningSolidWorksmates.

100多種定義SolidWorks配合的方法Basicconstrainttypesaremergedtosimplifiedmechanicaljoints.

基礎(chǔ)約束類型合并為簡化的機(jī)械約束OneOrthogonalConcentricmateinSolidWorksbecomesaConcentricjoint.一個(gè)正交同軸配合轉(zhuǎn)化為同軸副O(jiān)neCoincidentandOneOrthogonalConcentricmatesinSolidWorksbecomesaRevolutejoint.一個(gè)重合和一個(gè)正交同軸配合轉(zhuǎn)化為一個(gè)轉(zhuǎn)動副O(jiān)nePointtoPointcoincidentmateinSolidWorksbecomesasphericaljoint一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)重合配合轉(zhuǎn)化為一個(gè)球副。ConstraintMapping約束映射第7頁/共100頁約束映射什么是約束映射?

是指在2個(gè)指定的零件之間，自動地、智能的將裝配關(guān)系轉(zhuǎn)化為最小的機(jī)構(gòu)運(yùn)動幅的形式?；镜募s束類型可以合并為簡單的機(jī)構(gòu)運(yùn)動幅，例如

e.g.1coincidentjointsbecomesaplanarjoint 2orthogonalcoincidentjointsbecomesatranslationaljoint 3orthogonalcoincidentjointsbecomesafixedjoint 1Coincidentand1orthogonalconcentricbecomesarevolutejoint所有的裝配約束被映射為連接，包括曲面和曲面的約束(如：圓柱面/平面相切、圓柱面/圓柱面相切)。這些是共有的連接。第8頁/共100頁映射的約束注:SolidWorks中有100多種零件約束的方式第9頁/共100頁第10頁/共100頁計(jì)算機(jī)如何進(jìn)行運(yùn)動分析？程序在每一個(gè)時(shí)間步都應(yīng)用修正的Newton-Raphson迭代法進(jìn)行運(yùn)算采用很小的時(shí)間步，軟件就會預(yù)測零件相對于原始條件或當(dāng)前時(shí)間步的下一個(gè)時(shí)間步的位置仿真求解必須滿足以下要求：

零件的速度

零件間的配合關(guān)系力和加速度結(jié)果會一直迭代計(jì)算直到達(dá)到該時(shí)間步上的力和加速度值的某一精度為止。第11頁/共100頁運(yùn)動副基礎(chǔ)知識（1）原點(diǎn)方向Revolute鉸接副約束2個(gè)旋轉(zhuǎn)，3個(gè)移動自由度構(gòu)件1構(gòu)件2Cylindrical圓柱副約束2個(gè)旋轉(zhuǎn)，2個(gè)移動自由度第12頁/共100頁運(yùn)動副基礎(chǔ)知識（2）原點(diǎn)方向原點(diǎn)y-axisx-axisz-axisTranslational移動副Spherical球形副約束3個(gè)旋轉(zhuǎn)，2個(gè)移動自由度約束3個(gè)移動自由度第13頁/共100頁運(yùn)動副基礎(chǔ)知識（3）連接點(diǎn)軸1軸2原點(diǎn)方向Planar平面副Universal萬向副約束1個(gè)旋轉(zhuǎn)，3個(gè)移動自由度約束2個(gè)旋轉(zhuǎn)，1個(gè)移動自由度第14頁/共100頁運(yùn)動副基礎(chǔ)知識（4）原點(diǎn)Fixed固定副Screw螺旋副約束3個(gè)旋轉(zhuǎn)，3個(gè)移動自由度約束1個(gè)自由度2個(gè)構(gòu)件可以不平行于移動和旋轉(zhuǎn)軸，但2個(gè)構(gòu)件的Z軸應(yīng)該平行且方向一致。移動和旋轉(zhuǎn)軸螺距第15頁/共100頁運(yùn)動副基礎(chǔ)知識（5）原點(diǎn)方向1stAxis2ndAxisParallel平行軸約束構(gòu)件1的Z軸，始終平行于構(gòu)件2的Z軸即構(gòu)件1只能繞構(gòu)件2的一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)約束2個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度Perpendicular垂直軸約束構(gòu)件1的Z軸，始終垂直于構(gòu)件2的Z軸即：構(gòu)件1只能繞構(gòu)件2的二個(gè)軸旋轉(zhuǎn)約束1個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度第16頁/共100頁運(yùn)動副基礎(chǔ)知識（6）連接點(diǎn)方向連接點(diǎn)指定的面X參考軸InLine點(diǎn)在直線上約束構(gòu)件1的連接點(diǎn)，只能沿著構(gòu)件2連接點(diǎn)標(biāo)記的Z軸運(yùn)動約束2個(gè)移動自由度InPlane點(diǎn)在面內(nèi)約束3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度約束2個(gè)構(gòu)件之間的相對轉(zhuǎn)動第17頁/共100頁運(yùn)動副基礎(chǔ)知識（7）Orientation方向約束3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度約束2個(gè)構(gòu)件之間的相對轉(zhuǎn)動第18頁/共100頁CosmosMotion機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)剛性實(shí)體：1、

在Motion中，所有構(gòu)件都被作為理想剛體。意味著零件內(nèi)部沒有變形，在仿真過程中構(gòu)件不會變形或改變形狀。一個(gè)剛性構(gòu)件可以是單一的SolidWorks零件或子裝配體。2、SolidWorks零件或子裝配體的兩種狀態(tài)：固定或靈活。

3、一個(gè)剛性的子裝配體就是指組成子裝配體的獨(dú)立部件被剛性地相互附加（焊接）在一起，如果它們也是單一零件。第19頁/共100頁CosmosMotion機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)固定零件一剛性零件可被當(dāng)作固定構(gòu)件或浮動（運(yùn)動的）零件。固定零件就是絕對靜止。每一固定的實(shí)體都具有0個(gè)自由度固定零件承擔(dān)為運(yùn)動剛性實(shí)體的參考結(jié)構(gòu)SolidWorks中，裝配體中的固定零件會自動地被處理為固定構(gòu)件，在開始一個(gè)新的機(jī)構(gòu)和映射裝配體約束時(shí)。第20頁/共100頁CosmosMotion機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)浮動零件機(jī)構(gòu)中可以運(yùn)動的部件被當(dāng)作是活動構(gòu)件。每個(gè)活動構(gòu)件有六個(gè)自由度。SolidWorks中，裝配體中的浮動零件會自動地被處理為活動構(gòu)件，在開始一個(gè)新的機(jī)構(gòu)和映射裝配體約束時(shí)。第21頁/共100頁CosmosMotion機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)配合SolidWorks配合充分定義剛性構(gòu)件如何連接以及它們之間如何相互運(yùn)動。配合從零件的連接中移除自由度。在兩個(gè)剛性構(gòu)件中添加配合，例如同軸配合，就移走了自由度，致使它們相對于其它構(gòu)件保持定位，即使機(jī)構(gòu)中存在運(yùn)動或作用力。第22頁/共100頁CosmosMotion機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)電機(jī)電機(jī)可為零件定義在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)動。電機(jī)可定義位移，速度，或作為時(shí)間函數(shù)的加速度。第23頁/共100頁CosmosMotion機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)重力當(dāng)零件的重量對運(yùn)動仿真有影響時(shí)，重力是一個(gè)非常重要的數(shù)量，例如自由落體。重力有兩部分組成：

重力矢量方向重力加速度的幅值重力屬性對話框可以指定方向和重力矢量值，可以在對應(yīng)的文本框內(nèi)輸入x,y,z方向的值，或通過指定一個(gè)參考平面。幅值必須單獨(dú)輸入。默認(rèn)的重力矢量值為（0，-1，0），幅值為386.22in/s2(或與當(dāng)前激活單位的當(dāng)量值）第24頁/共100頁CosmosMotion機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)約束映射概念第25頁/共100頁CosmosMotion機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)力當(dāng)在CosmosMotion中定義各種力時(shí)，必須指定力的位置和方向。這些位置和方向可以從選定的SolidWorks實(shí)體中派生出來。實(shí)體可以是草圖點(diǎn)，頂點(diǎn)，邊線和面。第26頁/共100頁UserInterface用戶界面第27頁/共100頁總結(jié)第28頁/共100頁Lesson1

第1課CarJack汽車千斤頂?shù)?9頁/共100頁Lesson1:Topics內(nèi)容IntroductiontotheCOSMOSMotionFeatureManagerCOSMOSMotion特征管理器介紹UnderstandbasiccapabilitiesofCOSMOSMotionCOSMOSMotion的基本能力RunaSimulation運(yùn)行仿真Createaresultplot創(chuàng)建結(jié)果輸出第30頁/共100頁Cosmosmotion界面1、SolidWorks特征樹2、運(yùn)動類型選項(xiàng)框3、Motion特征管理器4、動畫和特征時(shí)間線5、MotionManager工具條第31頁/共100頁Lesson1:模型說明Amechanicaljackisadevicethatliftsheavyequipment.Themostcommonformisacarjack,floorjack,orgaragejackwhichliftsvehiclessothatmaintenancecanbeperformed.Carjacksusuallyusemechanicaladvantagetoallowahumantoliftavehicle.Morepowerfuljacksusehydraulicpowertoprovidemoreliftovergreaterdistances.Mechanicaljacksareusuallyratedforamaximumliftingcapacity(e.g.,1.5tonsor3tons).機(jī)械千斤頂是提升重型設(shè)備的裝置。最常見的樣式是轎車千斤頂，地板千斤頂、車庫千斤頂，用以提升汽車，以方便維修。轎車千斤頂通常借助機(jī)械優(yōu)勢讓一個(gè)人就可提升汽車。更強(qiáng)大的千斤頂使用液壓動力可以提供更遠(yuǎn)距離的舉升。機(jī)械千斤頂通常以最大提升能力分級（例如1.5噸或3噸等）第32頁/共100頁Lesson1:SimulationGoal仿真目標(biāo)第33頁/共100頁Lesson1：AnalysisStep分析步驟（1）1、Opentheassembly：toopentheassemblyfileCar_Jack.sldasmfromtheLesson01folder.

打開裝配體：Car_Jack.sldasm（

文件夾Lesson01）2、ChangetotheMotionStudy.

切換到運(yùn)動算例3

、CreateaMotorthatdrivestheScrew_rodat5RPM

創(chuàng)建電機(jī)，驅(qū)動絲杠：5rpm.4、TypeofStudy

研究類型5、RuntheAnimationfor5seconds.

運(yùn)行一個(gè)5秒的動畫6、RuntheAnimationfor8seconds

運(yùn)行一個(gè)8秒的動畫7、RenametheAssemblySimulationstudy

重命名裝配體算例第34頁/共100頁Lesson1：AnalysisStep分析步驟（2）8DuplicatetheAssemblymotionstudytocreateanewMotionStudy

復(fù)制裝配體算例創(chuàng)建一個(gè)新的運(yùn)動算例9EnsurethatCOSMOSMotionisaddedin

啟動COSMOSMotion插件10SelectCOSMOSMotionastheTypeofstudy

選擇COSMOSMotion作為研究類型11ApplyGravitytotheassembly

應(yīng)用重力到裝配體12CreateacontactconditionbetweenSprocketLink3andSprocketLink4.

在SprocketLink3和SprocketLink4.間設(shè)定接觸條件13CreatesimilarcontactconditionbetweenSprocketLink1andSprocketLink2.

SprocketLink1和SprocketLink2之間創(chuàng)建一個(gè)同樣的接觸條件14Createaforceof2000lbstosimulatetheweightofthecaronthecarjack.

創(chuàng)建一個(gè)2000lbs的力，以模擬汽車重量作用在千斤頂上。第35頁/共100頁Lesson1：AnalysisStep分析步驟（3）15RuntheSimulationfor8seconds.

運(yùn)行一個(gè)8秒的仿真16Plotthetorquerequiredtolifttheweightofthecar.

輸出提升汽車重量所需的扭矩17Plotthepowerconsumedtoliftaweightof2000lbs.

輸出提升2000lbs重量所需消耗的功率18Rotateassembly

轉(zhuǎn)動裝配體19Playtheanimation.

播放動畫20EnableViewKeyCreation.

激活視窗鍵創(chuàng)建21Createanewviewkey.

建立一個(gè)新的視窗鍵22Reorienttheview

定位視窗23Playtheanimation

播放動畫第36頁/共100頁Lesson1：AnalysisStep分析步驟24Saveandcloseassembly.

保存和關(guān)閉裝配體第37頁/共100頁Lesson1:DefiningandSimulatingaMechanism

第1課：定義和仿真一個(gè)機(jī)構(gòu)Parts部件MovingParts運(yùn)動部件GroundParts固定部件Constraints約束Joints運(yùn)動副JointPrimitives基本副CamConstraints凸輪約束ForcesAppliedForces施加力FlexibleConnectors連接柔性處理Gravity重力Results結(jié)果添加電機(jī)折疊運(yùn)動管理器第38頁/共100頁第39頁/共100頁添加馬達(dá)第40頁/共100頁運(yùn)行一個(gè)8秒的動畫計(jì)算按鈕時(shí)間線關(guān)鍵碼第41頁/共100頁備注：運(yùn)動算例簡介

運(yùn)動算例是裝配體模型運(yùn)動的圖形模擬。您可將諸如光源和相機(jī)透視圖之類的視覺屬性融合到運(yùn)動算例中。運(yùn)動算例不更改裝配體模型或其屬性。它們模擬并動作給模型規(guī)定的運(yùn)動?？墒褂肧olidWorks配合在您建模運(yùn)動時(shí)約束零部件在裝配體中的運(yùn)動?？蓮倪\(yùn)動算例使用MotionManager，此為基于時(shí)間線的界面，包括有以下運(yùn)動模擬工具：裝配體運(yùn)動物理模擬COSMOSMotion第42頁/共100頁比較裝配體運(yùn)動（可在SolidWorks核心包內(nèi)使用）。您可使用裝配體運(yùn)動來動畫裝配體的運(yùn)動：添加馬達(dá)來驅(qū)動裝配體一個(gè)或多個(gè)零件的運(yùn)動。使用設(shè)定鍵碼點(diǎn)在不同時(shí)間規(guī)定裝配體零部件的位置。裝配體運(yùn)動使用插值來定義鍵碼點(diǎn)之間裝配體零部件的運(yùn)動。物理模擬（可在SolidWorks核心包內(nèi)使用）。您可使用物理模擬在裝配體上模仿馬達(dá)、彈簧、碰撞、以及引力。物理模擬在計(jì)算運(yùn)動時(shí)考慮到質(zhì)量。物理模擬計(jì)算相當(dāng)塊，所以您可將之用來生成使用基于物理的模擬的演示性動畫。COSMOSMotion（可在SolidWorksofficepremium中使用。）您可使用COSMOSMotion在裝配體上精確模擬和分析模擬單元的效果（包括力、彈簧、阻尼、以及摩擦）。COSMOSMotion使用計(jì)算能力強(qiáng)大的動力求解器，在計(jì)算中考慮到材料屬性和質(zhì)量及慣性。您也可使用COSMOSMotion為進(jìn)一步分析標(biāo)繪模擬結(jié)果。第43頁/共100頁決定使用哪種算例類型使用裝配體運(yùn)動為不需要考慮到質(zhì)量或引力的運(yùn)動生成演示性動畫。

使用物理模擬生成考慮到質(zhì)量、碰撞、或引力的運(yùn)動的演示性近似模擬。使用COSMOSMotion運(yùn)行考慮到裝配體運(yùn)動的物理特性的計(jì)算能力強(qiáng)大的模擬。該工具為以上三種選項(xiàng)中計(jì)算能力最強(qiáng)的。您對所需的運(yùn)動的物理特性理解越深，則您的結(jié)果越佳。您可使用COSMOSMotion運(yùn)行沖擊分析算例以了解零部件對各種不同力的響應(yīng)。第44頁/共100頁MotionManager工具第45頁/共100頁模擬單元第46頁/共100頁解算器沒能收斂?？赡茉蚴?1.

解算器沒能取得指定的精度。松弛

COSMOSMotion

屬性中的精度設(shè)定。

2.

如果模型中的零件快速移動，經(jīng)常評估雅可比值。

3.

機(jī)制可能已鎖定。以不同的初始配置開始模擬或者更改您的馬達(dá)以獲得有效的運(yùn)動。

4.

如果在模擬開始時(shí)就出現(xiàn)故障，使用較小的初始積分器步長大小。

5.

嘗試使用一嚴(yán)格解算器，如

'WSTIFF'。

6.

嘗試在模型中避免激烈斷續(xù)性，如突然運(yùn)動變化，力變化或啟用/禁用配合。

7.

您可能在使用速度極高的馬達(dá)。嘗試降低馬達(dá)速度。

8.

確定任何時(shí)候只有一個(gè)馬達(dá)在驅(qū)動某一零部件。第47頁/共100頁Lesson2

第2課SliderCrankMechanism滑塊曲柄機(jī)構(gòu)第48頁/共100頁Lesson2:Topics內(nèi)容Createmovingandgroundparts建立運(yùn)動和固定部件ReviewbasicjointtypesinCOSMOSMotion回顧C(jī)OSMOSMotion中基本運(yùn)動副類型UnderstandAutomaticConstraintmapping理解自動約束映射Applymotiontoajoint給運(yùn)動副添加運(yùn)動Createaresultplot創(chuàng)建結(jié)果輸出第49頁/共100頁Lesson2:ConstraintMappingConcept

約束映射概念1Coincidentand1concentricmatesbecomesarevolutejoint一個(gè)重合和同軸配合轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動副1Concentricmatebecomesacylindricaljoint一個(gè)同軸配合轉(zhuǎn)化為圓柱副Apointonapointcoincidentmatebecomesasphericaljoint

一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)的重合配合轉(zhuǎn)化為球副ApointonanaxiscoincidentmatebecomesanInlineJoint軸上一點(diǎn)的重合配合轉(zhuǎn)化為在線連接第50頁/共100頁Lesson2:Results結(jié)果

Collar-1notonlytranslatesalongcollar_shaft-1butalsorotates.Collar-1（軸套）不僅沿collar_shaft-1（滑動軸）移動同時(shí)還繞軸轉(zhuǎn)動。

Therotationneedstobeprevented轉(zhuǎn)動必須消除第51頁/共100頁Lesson2:MotiononJointsJointTypes運(yùn)動副類型Typeofmotionallowed允許的運(yùn)動類型AvailableoptionsunderMotionOnlist應(yīng)用選項(xiàng)Cylindrical圓柱副Rotationandtranslationinonedirection沿同一方向既移動又轉(zhuǎn)動RotateZ（轉(zhuǎn)動）TranslateZ（移動）Revolute轉(zhuǎn)動副O(jiān)nlyRotationinonedirection只允許在同一方向轉(zhuǎn)動RotateZ（轉(zhuǎn)動）Translational移動副O(jiān)nlyTranslationinonedirection只允許在同一方向移動TranslateZ（移動）Spherical球副Rotationsinalldirections,Notranslation所有方向的轉(zhuǎn)動，沒有移動RotateX（轉(zhuǎn)動）RotateY（轉(zhuǎn)動）RotateZ（轉(zhuǎn)動）第52頁/共100頁Lesson2:Results結(jié)果PowerConsumptioninMechanism機(jī)構(gòu)的能量消耗WhyisPowerConsumptionnegativeinsomeplaces?為什么在某些位置能量消耗為負(fù)值？第53頁/共100頁Lesson3PistonCrankshaftMechanism活塞曲柄機(jī)構(gòu)第54頁/共100頁Lesson3Topics內(nèi)容ReviewbasicjointtypesinCOSMOSMotionCOSMOSMotion基本運(yùn)動副回顧C(jī)reateMechanicalJoints建立機(jī)械副Applymotiontoajoint為運(yùn)動副添加運(yùn)動Createandreviewresults創(chuàng)建和瀏覽結(jié)果第55頁/共100頁Lesson3:BasicJointTypesJointsusedtoconstraintherelativemotionofapairofrigidbodiesbyphysicallyconnectingthem.物理連接的一對剛性體應(yīng)用機(jī)械副約束相對運(yùn)動JointPrimitivesusedtoenforcestandardgeometricconstraints虛約束應(yīng)用于強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)幾何約束第56頁/共100頁Lesson4DoorMechanism門開關(guān)機(jī)構(gòu)第57頁/共100頁Lesson4Topics內(nèi)容CreatespringsanddamperentitiesinCOSMOSMotionCOSMOSMotion中創(chuàng)建彈簧和阻尼器Attachdifferentpartstogethertomovethemasasingleentity綁定不同部件作為同一實(shí)體運(yùn)動Constrainthemotionofacylindricaljointtoachievecorrectmechanismbehavior約束圓柱副運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)正確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動Modifyspringsanddamperstoachievedesireddesigngoals修改彈簧和阻尼器，實(shí)現(xiàn)設(shè)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)第58頁/共100頁Lesson4AttachingPartsPhysicallyattachoneparttoanother物理綁定一個(gè)零件到另一個(gè)零件上Twopartswillbeweldedorrigidlyconnectedtooneanother.兩零件被焊接或剛性連接到一起Norelativemotionbetweenthetwoparts消除兩零件間的相對運(yùn)動Initialorientationbetweenthetwopartswillbelockedandwillbemaintainedthroughoutthesimulation鎖定兩零件的原始定位，并在仿真求解中保持定位1#實(shí)體2#實(shí)體第59頁/共100頁Lesson4:Springs彈簧TranslationalSpringForce（線性彈簧力）=-k(X-X0)n+F0Where（這里）:k=Springstiffnesscoefficient(always>0)彈簧剛度系數(shù)（總是>0)X=CurrentdistancebetweenthespringconnectionpointsX0=Referencelengthofthespring(Freelength)彈簧參考長度（自由長度）n=Exponentdefiningspringcharacteristic彈簧特性定義指數(shù)F0=Referenceforceofthespring(preload)參考力（預(yù)緊力）Positiveforcerepelsthetwoparts.正向力分離物體Negativeforceattractsthetwoparts.負(fù)向力拉近物體SimilarforceexpressionappliestoTorsionalSprings近似表達(dá)式可用于扭轉(zhuǎn)彈簧第60頁/共100頁Lesson4:Dampers緩沖器TranslationalDamperForce（線性阻尼力）=c*vn

Where（此處）:c-Translationaldampingcoefficient

線性阻尼系數(shù)v-Currentrelativevelocitybetweenpartsattheattachmentpoints

零件在連接點(diǎn)上的相對速度n-Exponent.

指數(shù)SimilarforceexpressionappliestoTorsionalDampers近似表達(dá)式可用于扭轉(zhuǎn)緩沖器第61頁/共100頁Lesson4:Results結(jié)果gas_piston-1notonlytranslatesalonggas_cylinder-1butalsorotates.活塞沿缸體既移動又轉(zhuǎn)動Therotationneedstobeprevented

消除轉(zhuǎn)動第62頁/共100頁Lesson4:Results結(jié)果

Velocitygoalissatisfied速度目標(biāo)應(yīng)該滿足：Doordoesnotstopin30seconds門應(yīng)該不在30秒內(nèi)停下。Shouldweincreaseordecreasespringstiffness?應(yīng)該減小還是增加彈簧剛度？Springstiffness彈簧剛度:1N/mmDamperCo-efficient阻尼系數(shù):5N(sec/mm)第63頁/共100頁Lesson4:Results

VelocitygoalissatisfiedDoorstopsin30seconds速度目標(biāo)滿足門在30秒內(nèi)停下Springstiffness彈簧剛度:2N/mmDamperCo-efficient阻尼系數(shù):10N(sec/mm)第64頁/共100頁Lesson5HatchbackMechanism后尾箱開啟機(jī)構(gòu)第65頁/共100頁Lesson5Topics目標(biāo)CreateanActionOnlyforcetosimulate創(chuàng)建一個(gè)單作用力并仿真Changethemasspropertiesofapart修改零件的質(zhì)量特性UseImpactforcestocontroltwopartsfrominterferingeachother使用沖擊力控制零件間的相互干涉第66頁/共100頁Affectthedynamicbehaviorofamechanism模仿機(jī)構(gòu)的動力學(xué)行為Donotprohibitorprescribemotionandsodonotaddorremovedegrees-of-freedomfromyourmodel.ForceEntities力實(shí)體TranslationalandTorsionalSprings直線和扭轉(zhuǎn)彈簧TranslationalandTorsionalDampers直線和扭轉(zhuǎn)阻尼器Action-OnlyForces/Moments單作用力/力矩Action-ReactionForces/Moments作用-反作用力/力矩ImpactForces沖擊力FlexibleConnectors柔性連接Gravity重力Lesson5:Forces力第67頁/共100頁ForceType力類型Whethertheloadingisaforceoramoment.載荷是力還是力矩Location定位Direction方向Alonganaxisdefinedbyanedge,planeorcylindricalsurface.使用邊線，平面或圓柱面沿軸定義Alongtheline-of-sightbetweentwopoints兩點(diǎn)間沿基準(zhǔn)線定義Magnitude幅值Enterapre-definedfunctionexpression(step,harmonic,spline).輸入預(yù)定義的函數(shù)表達(dá)式（步進(jìn)，簡諧，樣條）EnteranequationdirectlyintotheFunctionExpressionfieldusingthelibraryofbuilt-inCOSMOSMotionfunctions.使用內(nèi)置的庫函數(shù)在函數(shù)表達(dá)式框內(nèi)直接輸入方程式Lesson5:ForceDefinition定義力第68頁/共100頁Lesson5:ActionOnlyForce單作用力第69頁/共100頁Lesson5:Results結(jié)果移動過度：活塞在氣缸外移動正確：活塞在氣缸內(nèi)第70頁/共100頁Lesson5:ImpactForces沖擊力Intermittentforcethatisdependentonrelativedistancebetweentwocomponents).依賴于兩元件相對距離的間歇力Impactforcesareusedtosimulatethecollisionbetweentwoparts.間歇力用于仿真兩零件的碰撞Astwopartsapproachwithinaspecifieddistance,theimpactforcebecomesactive,andaforcespecifiedbytheimpactparametersisappliedtobothofthecollidingparts.當(dāng)兩零件接近在指定的距離內(nèi)時(shí)，沖擊力成為主動力，沖擊參數(shù)控制的力施加在兩碰撞零件之間。Thecollisionisdependentonthematerialsandgeometryofthebodiescolliding.碰撞依賴于材料和碰撞的幾何體形狀第71頁/共100頁ImpactForce=SpringForce+DampingForce沖擊力=彈簧力+阻尼力Stiffness:Dependsonmaterialpropertiesandcurvatureofinteractingsurfaces剛度：依賴于材料屬性和接觸面的曲率Exponent:Determinesimpactforcecharacteristic指數(shù)：定義沖擊力特性MaxDamping:

Simulatesenergylossincollision最大緩沖：模擬碰撞的能量消耗Penetration:

Depthatwhichmaximumdampingoccurs.穿透深度：最大阻尼發(fā)生時(shí)的深度Length:distanceatwhichtheimpactforceisactivated(partscontact)長度：沖擊力是主動力時(shí)的距離（零件接觸）Lesson5:ImpactParameters碰撞參數(shù)第72頁/共100頁ImpactForce=SpringForce+DampingForceStiffness:DependsonmaterialpropertiesandcurvatureofinteractingsurfacesExponent:DeterminesimpactforcecharacteristicMaxDamping:

SimulatesenergylossincollisionPenetration:

Depthatwhichmaximumdampingoccurs.Length:distanceatwhichtheimpactforceisactivated(partscontact)Lesson5:ImpactParameters第73頁/共100頁Goodnumbersforimpactparameters:碰撞參數(shù)最佳數(shù)值：Stiffness剛度: 10000lb/in 10000N/mmExponent指數(shù): 1.1-1.3 1.1-1.3 Damping阻尼: 0.1-100lb-s/in 1-100Penetration穿透: 0.0001in 0.01mmLesson5:ImpactParameters碰撞參數(shù)dcannotbespecifiedas0D不能設(shè)定為0第74頁/共100頁Lesson5:Results結(jié)果Translationaldisplacementoftheconcentricjointbetweenthepistonandcylinderparts活塞和氣缸間的同軸副的直線位移Noticethatthedisplacementisheldat8incheswhichmeansthattheimpactforcedoesnotallowfurthertranslationbetweentheparts注意：當(dāng)位移保持在8英寸時(shí)，兩零件間的沖擊力不再允許更深的移動。第75頁/共100頁Lesson5:Results結(jié)果Magnitudeoftheimpactforceapplied沖擊力幅值第76頁/共100頁Lesson6LatchingAssembly鎖緊機(jī)構(gòu)第77頁/共100頁P(yáng)oint-curve-Restrictsapointononerigidbodytolieonacurveonasecondrigidbody.點(diǎn)-線：約束一剛性體的點(diǎn)作用在另一剛性體的邊線上Curve-curve-Constrainsonecurvetoremainincontactwithasecondcurve.線-線：約束一條與第二條曲線保持接觸Intermittentcurve-curve-Appliesaforcetopreventcurvesfrompenetratingeachother.Onlyactiveifthepartsaretouching線-線間歇接觸：施加一個(gè)力防止曲線相互穿越，只有在零件接觸時(shí)起效。3DContact–Appliesaforcetopreventbodiesfrompenetratingeachother.Onlyactiveifthepartsaretouching3D接觸：施加一個(gè)力防止實(shí)體間相互穿透。只有在零件接觸時(shí)起效。Lesson6:UnderstandingContacts

理解接觸第78頁/共100頁Contactissimilartoanimpactforceinthatthematerialpropertiesofthepartsareusedtodefinethecontactparameters.接觸類似于在有沖擊力作用時(shí)，通過零件的材料屬性來定義接觸參數(shù)。Contactdiffersfromanimpactforcesinceanypointalongacurveorgeometryisusedinthecontact接觸不同于沖擊力，當(dāng)一個(gè)點(diǎn)沿著線或幾何體被定義為接觸時(shí)。Contactsimulatesfrictionforcesbetweenparts.接觸可以在零件間模擬摩擦力Lesson6:ImpactForcesVsContacts

沖擊力與接觸的比較第79頁/共100頁Lesson6:3DContact

3D接觸SurfaceRepresentationofparts:零件的特征面TessellatedGeometry

網(wǎng)格幾何體Fasterbutlessaccurateincertaincontactsituationslikepointtosurfaceormultiplecontacts在某些接觸條件下速度快，但精度差，例如點(diǎn)對面接觸，多重接觸。PreciseGeometry精確幾何體Longersimulationtimebutproducesaccurateresults仿真求解時(shí)間長，但結(jié)果較精確第80頁/共100頁Lesson7

Scissorlift剪式提升機(jī)第81頁/共100頁Overconstrainedmodel–Redundanciesmayleadtoinaccuratesolutions.

過約束模型-冗余將導(dǎo)致不精確的求解Lesson7:Redundancies約束冗余Symmetricallylocatedmatesreportdifferentforcemagnitudes.對稱的定位約束產(chǎn)生不同的力幅值報(bào)告。第82頁/共100頁Softmodel–Flexiblemateswithtoosoftsettingsmayleadtoincorrectsolution.柔化模型-柔性配合，柔性設(shè)定將不會導(dǎo)致不正確的求解。Lesson7:Flexiblemates第83頁/共100頁Modelwithoptimumstiffness–Flexiblemateswithcorrectoptimumstiffnessprovidecorrectdynamicsolution.最佳剛度模型-采用正確適宜的柔性配合可輸出正確的動力學(xué)結(jié)果Lesson7:Flexiblemates柔性配合第84頁/共100頁Lesson8Excavator第85頁/共100頁Lesson8Excavator.sldasm定義固定和可動的零件挖土機(jī)的練習(xí)第86頁/共100頁定義SwingTower的運(yùn)動PartsBranchFindSwingTowerjointtoaddmotiontoDoubleclickonjointcommontobothpartsinPartsbranchtomodifyjointinConstraintsbranch運(yùn)動函數(shù):STEP(TIME,3,0d,4,-90d)+STEP(TIME,5,0d,6,90d)挖土機(jī)的練習(xí)SetMotionType:toDisplacementSetFunction:toExpression第87頁/共100頁DefineBoomMotionFindrevolutejointbetweenswingtowerandboomMotionFunction:STEP(TIME,0,0d,1,-20d)+STEP(TIME,2,0d,3,35d)+STEP(TIME,5,0d,6,-15d)挖土機(jī)的練習(xí)SetMotionType:toDisplacementSetFunction:toExpression第88頁/共100頁DefineExtendedBoomMotionMotionFunction:STEP(TIME,0,0d,1,40d)+STEP(TIME,1,0d,2.5,-70d)+STEP(TIME,4,0d,5,70d)+STEP(TIME,5,0d,6,-40d)挖土機(jī)的練習(xí)SetMotionType:toDisplacementSetFunction:toExpression第89頁/共100頁DefineBucketMotionMotionFunction:STEP(TIME,0,0d,1,-20d)+STEP(TIME,1,0d,2.5,90d)+STEP(TIME,4,0d,5,-75d)+STEP(TIME,5,0d,6,5d)挖土機(jī)的練習(xí)第90頁/共100頁RenameJointswithMotionRightclickonjointandselectPropertiesClickonPropertiestabandchangenameUndertheJointsbranch,newnamesshouldappear挖土機(jī)的練習(xí)第91頁/共100頁SimulationParametersRunSimulation挖土機(jī)的練習(xí)第92頁/共100頁P(yáng)lotDrivingMotionTorque

SelectRotaryMotionGeneratorasthequantityandMagnitudeasthevalueDragjointswithmotionontoXYPlots挖土機(jī)的練習(xí)第93頁/共100頁DrivingMotionResults挖土機(jī)的練習(xí)第94頁/共100頁常用函數(shù)在Motion中使用adams的函數(shù)，函數(shù)比較多，大概有11種之多，如1、DisplacementFunction2、VelocityFunctions3、AccelerationFunctions4