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Solid Edge运动仿真的应用
作者:胡茂呈
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CAE/模拟仿真展厅
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近年来,计算机辅助设计技术随着计算机技术、信息技术以及网络技术的成熟和飞速发展而得到了充分的发展和应用。Solid Edge作为一个用于进行机械装配、零件建模和图纸生成的计算机辅助设计(CAD)系统,采用“流”技术开发,具有优异的软件性能和友好的用户界面,己被越来越多的行业和领域所应用。

1 运动仿真的概念

运动仿真是一种可在Solid Edge装配件上执行运动模拟的最方便快捷的方法运动仿真可直接从Solid Edge装配件部件创建移动零件,并根据装配件的约束直接建立运动关节。通过一个简单易用的“向导”样式界面。可以添加附加的关节、弹簧和运动发生器。运动仿真包含一个“三维动态运动”引擎,它允许您模拟的问题远远超出简单的联动装置或运动类问题的范畴模拟结果可以用来生成移动装配件的动画,也可用来检查装配件在其整个模拟运动期间移动过程中的干涉情况

2 运动仿真的功能

运动仿真具有零件关节、弹簧和运动发生器的功能。

2.1 零件

零件就是“Solid Edge装配件部件”,它包括在“运动模拟”中,是要模拟的运动的刚性体零件是使IntelliMotion Builder创建的。

可将零件指定为移动零件或非移动零件(通常称为“固定零件”或简称为“固定”),移动零件有六个自由度,而“固定零件”只有一个自由度。固定零件带有一个符号直观地表示该零件已固定在零件之间添加关节以约束一个零件与另一个零件之间的相对移动方式。关节会删除它们所连接零件的自由度

2.2 关节

关节是零件与零件之间的连接。关节包括:

①旋转接点可使两个零件围绕公共轴相互参照着旋转。
②柱面关节可使两个零件绕公共轴相互参照着旋转和沿着公共轴相互参照着平移。
③球面关节可使两个零件围绕公共点相互参照着进行旋转。
④万向节可使两个零件围绕两个正交轴相互参照着旋转。
⑤平面关节可使两个零件在公共平面内相互参照着进行旋转和平移。
⑥平移关节可使两个零件沿着公共轴相互参照着进行平移。
⑦刚性连接可以刚性地连接两个零件。

2.3 弹簧

弹簧包括线性弹簧和扭簧。

2.4 运动发生器

运动发生器是能将运动传递给移动装配件的三种方法之一。其他可用的方法是零件初速度和重力。运动发生器与另外两种方法不同,因为它们提供有保证的运动。由零件初速度和重力所引起的运动遵照移动装配件的动态特性例如,由适用于抛体的零件初速度产生的运动很快就会受到重力的影响。

运动发生器具有无限的能量,因此它能克服所有的动力效应(依照装配件的实际物理限制)产生所需要的运动。运动发生器的一种可能的用途是可以确定产生特定类型运动所需的发动机或传动装置的大小。如果是第一次使用运动发生器代替压力或力矩来模拟装配件,则可根据运动发生器计算出的发作用力来确定压力大小或力矩大小。

3 某训练模拟器键盘翻盖的运动仿真

3.1 键盘翻盖的设计

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如图,根据设计要求,须使键盘翻盖在盖上键盘时,在AB位置,翻开后要停在A'B'位置,且具有锁紧功能这是一个四连杆机构。显然机构的设计任务就是根据此设计要求确定两连杆AC和BD与机架相连的转动副中心C,D(固定铰链),及与连杆相连的转动副中心AB(活动铰链)的位置。因为这些铰链中心确定后该四连杆机构各构件的长度就确定了。又由于连杆上与连键盘盖的铰接点的运动轨迹(即活动铰链的A、B的运动轨迹),应是一段圆弧,而该圆的圆心就是固定铰链的中心。所以按设计四连杆机构的方法,设定AB和A'B'的位置,就可求得CD的位置,同时也就知道了连杆的长度。

3.2 键盘翻盖的运动仿真

把设计出的键盘翻盖各零件进行装配后,进行运动仿真使用智能运动构建器IntelliMotion Builder由装配件生成一个运动模型,接着模拟这个模型,然后创建此键盘翻盖四连杆机构的运动动画并检查干涉情况。

①在Solid Edge装配件环境中打开装配模型,启动IntelliMotion Builder,如图2所示。

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按图3设置重力,对于此机构,重力将作用于z方向上,并且需要考虑重力的影响。此时重力加速度设置为9810mm/s2,重力方向设置在-z方向上。

②完成后单击零件按钮,将显示零件页。

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由左键盘侧构成了联动装置的基础,并且充当固定零件,将它放到固定零件分支上,剩余的键盘盖、连杆1和连杆2全部作为移动零件,放到移动零件分支上,操作完成后,IntelliMotion Builder显示如图4所示。

③这样模型基本上完成了。所有的零件都进行了定义,并且通过Solid Edge装配件约束创建了所有的关节。单击按钮显示“动画(M)”页。在这一步里,将把输入运动添加到模型中的一个关节上展开树型结构,将显示出所有的关节和与它们连接的零件,找到零件左键盘侧和连杆1之间的关节将在这个关节上应用运动。将动画类型更改为速度。常将使用具有360°/s角速度的常数函数的缺省值如图5所示。

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④单击下一步,执行“仿真”页,将按照50帧/。计算,并按运行解法显示动画。

⑤单击“干涉”,在这一步里,当装配件在其模拟运动的整个过程中移动时,对其进行干涉检查如果出现干涉,可以返回装配件建模环境,更改零件的位置,重新运行模拟过程,然后再次进行干涉检查来检验零件位置更改后是否能够去除干涉情况。

4 结论

Solid Edge中的运动仿真不仅可以模拟装配件的运动过程,也可用来检查装配件在其整个模拟运动期间移动过程中的干涉情况这样,在设计开发阶段就可以提前知道设计中出现的一些问题,避免在实际生产后造成大的损失,同时也提高了生产效率熟练掌握Solid Edge中的运动仿真,能确保用户的生产率及投资回报的最大化。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (7/29/2015)
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