SolidWorks运动仿真培训

Ima

g

e

courte

s

y

of

Na

tiona

l

Optica

l

As

tronomyObs

e

rva

tory,

ope

ra

te

d

bythe

As

s

ocia

tion

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Unive

rs

itie

sfor

R

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s

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rch

in

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tronomy,

unde

r

coope

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tivea

g

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me

nt

withthe

Na

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l

S

c

ie

nce

F

ounda

tion.COS

MOS

Motion运动仿真培训About

this

cours

e关于本课程

Conve

ntions

us

e

d

in

this

book本书中采用的原理

P

re

re

quis

ite

s前提条件

Cours

e

De

s

ign

P

hilos

ophy课程设计原理

Us

ing

this

book本书使用方法

A

note

a

bout

file

s配套光盘说明

Conve

ntions

us

e

d

in

this

book本书中采用的原理

Cla

s

s

Introductions课程介绍2￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.COS

MOS

WorksAdv.

P

rofe

s

s

iona

lP

rofe

s

s

iona

lDe

s

ign

Va

lida

tion

P

roducts设计仿真产品De

s

ig

ne

rS

ta

ticVibra

tion&

BucklingThe

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lDrop

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s

tNonline

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rCOS

MOS

F

loWorksF

low

S

imula

tionF

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tig

ueP

os

t-dyna

micsCOS

MOS

EMSEle

ctroma

g

ne

ticCOS

MOS

MotionOptimiza

tion3￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Wha

t

is

Motion

S

imula

tion什么是运动仿真?

S

tudy

of

moving

s

ys

te

ms

or

me

cha

nis

ms

运动系统或机构研究

Motion

of

a

s

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te

m

is

de

te

rmine

d

by运动系统定义：Me

cha

nica

l

joints

conne

cting

the

pa

rts零件的机械连接The

ma

s

s

a

nd

ine

rtia

prope

rtie

s

of

the

compone

nts 部件的质量和惯性特性Applie

d

force

s

to

the

s

ys

te

m

(Dyna

mics

)系统的作用力（动力学）

Driving

motions(Motors

or

Actua

tors)驱动运动（运动或致动器）Time时间4￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Me

cha

nis

m

type

s机构类型

Kine

ma

tic

S

ys

te

m运动学系统Move

me

nt

of

pa

rt(s

)

unde

r

e

nforce

d

or

cons

tra

ine

d

motion外加或强制运动下的部件动作Fully

controlle

d

a

nd

only

one

pos

s

ible

motion

re

s

ultirre

s

pe

ctive

of

force

a

nd

ma

s

s不考虑力和质量的全约束和单一运动的结果Ze

ro

de

g

re

e

of

fre

e

dom零自由度

Dyna

mic

S

ys

te

m动力学系统Move

me

nt

of

pa

rt(s

)

unde

r

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e

motion

s

ubje

ct

to

force

s自由运动物体与力作用下的零件运动P

a

rtia

lly

controlle

d

a

nd

infinite

numbe

r

of

re

s

ultsde

pe

nding

on

force

s依赖于力的部分约束和无限数量的结果Gre

a

te

r

tha

n

ze

ro

de

g

re

e

s

of

fre

e

dom自由度数大于零5￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Unde

rs

ta

nding

Ba

s

ics运动基础

Ma

s

s

a

nd

Ine

rtia质量和惯性Ne

wton’sFirs

t

La

w牛顿第一定律Cons

e

rva

tion

of

mome

ntum动力守恒

De

g

re

e

s

of

fre

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dom自由度Rig

id

body刚性物体Grounde

d

pa

rts固定零件Moving

pa

rts运动零件

Cons

tra

ints约束Re

s

trictions

pla

ce

d

on

a

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rt’s

move

me

nt

ins

pe

cific

de

g

re

e

s

of

fre

e

dom作用在零件运动上的特定自由度的限制Me

cha

nica

l

joints

a

re

conne

ctions

tha

t

re

s

trictthe

move

me

nt

of

one

pa

rt

to

a

nothe

r机械关节是约束零件相互运动的连接

J

oint

motion运动副

Gra

vity重力xyPendulum

restrainedto

pivot

about

mountingpoint6￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Cons

tra

int

Ma

pping约束映射7

Ma

pping

of

S

olidWorks

a

s

s

e

mbly

ma

te

s

(cons

tra

ints

)

toCOS

MOS

Motion

joints

.映射S

olidWorks装配体配合（约束）为COS

MOS

Motion的运动副

100

+

wa

ys

of

de

fining

S

olidWorks

ma

te

s

.100多种定义S

olidWorks配合的方法

Ba

s

ic

cons

tra

int

type

s

a

re

me

rg

e

d

to

s

implifie

d

me

cha

nica

ljoints

.基础约束类型合并为简化的机械约束One

Orthog

ona

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Conce

ntric

ma

te

in

S

olidWorks

be

come

sa

Conce

ntric

joint.一个正交同轴配合转化为同轴副One

Coincide

nt

a

nd

One

Orthog

ona

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Conce

ntric

ma

te

s

inS

olidWorks

be

come

s

a

Re

volute

joint.一个重合和一个正交同轴配合转化为一个转动副One

P

oint

to

P

oint

coincide

nt

ma

te

in

S

olidWorksbe

come

s

a

s

phe

rica

l

joint￡2–0

0

7

S一olidW个orks

C点orp.对Confid点e

ntia重l.合配合转化为一个球副。约束映射

什么是约束映射?

是指在2个指定的零件之间，自动地、智能的将装配关系转化为最小的机构运动幅的形式。基本的约束类型可以合并为简单的机构运动幅，例如e

.g

.

1

coincide

nt

joints

be

come

s

a

pla

na

r

joint2

orthog

ona

l

coincide

nt

joints

be

come

s

a

tra

ns

la

tiona

l

joint3

orthog

ona

l

coincide

nt

joints

be

come

s

a

fixe

d

joint1

Coincide

nt

a

nd

1

orthog

ona

l

conce

ntric

be

come

s

a

re

volute

joint8￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.

所有的装配约束被映射为连接，包括曲面和曲面的约束(如：圆柱面/平面相切、圆柱面/圆柱面相切)。这些是共有的连接。映射的约束注:S

olid

Works中有100多种零件约束的方式SW

GeometryS

W

Geometr

y装配关系运动约束PointPoint重合PointPointPointPoint距离PointPointDistPointLine重合PointLinePointLine距离PointLineDistPointPlane重合PointPlaneDistPointPlane距离PointPlaneDistPointCylinder重合PointLineDistPointCylinder同轴PointLineLineLine重合LineLineLineLine距离LineLineDistLineLine角度LineLineAngLineLine平行LineLineAng

(0

deg.)LineLine垂直LineLineAng

(90

deg.)9￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.LinePlaneCOINCIDENTLinePlaneDistLinePlaneDISTANCELinePlaneDistLinePlanePARALLELLineLineAng

(0

deg.)LinePlanePERPENDICULARLineLineAng

(90

deg.)LineCylinderCOINCIDENTLineLineDistLineCylinderTANGENTLineCylTanLineConeCOINCIDENTLineLinePlanePlaneCOINCIDENTPlanePlaneDistPlanePlaneDISTANCEPlanePlaneDistPlanePlaneANGLELineLineAngPlanePlanePARALLELLineLineAng

(0

deg.)PlanePlanePERPENDICULARLineLineAng

(90

deg.)PlaneCylinderTANGENTPlaneCylTanCylinderCylinderCONCENTRICLineLineCylinderCylinderTANGENTLineCylTanCylinderConeCONCENTRICLineLineConeConeCONCENTRICLineLine10￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.计算机如何进行运动分析？

程序在每一个时间步都应用修正的Ne

wton-Ra

phs

on迭代法进行运算

采用很小的时间步，软件就会预测零件相对于原始条件或当前时间步的下一个时间步的位置

仿真求解必须满足以下要求：零件的速度零件间的配合关系力和加速度结果会一直迭代计算直到达到该时间步上的力和加速度值的某一精度为止。11￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.运动副基础知识（1

）Re

volute铰接副构件1Cylindric

a

l圆柱副方向约束2个旋转，3个移动自由度构件2原点约束2个旋转，2个移动自由度12￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.运动副基础知识（2

）方向y-a

x

isTra

ns

la

tiona

l移动副S

phe

ric

a

l球形副原点原点x-a

xisz-a

x

is约束3个旋转，2个移动自由度约束3个移动自由度13￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.运动副基础知识（3

）轴2方向P

la

na

r平面副Unive

rs

a

l万向副连接点轴1原点约束1个旋转，3个移动自由度约束2个旋转，1个移动自由度14￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.运动副基础知识（4

）F

ixe

d固定副S

c

re

w螺旋副移动和旋转轴螺距原点约束3个旋转，3个移动自由度约束1个自由度2个构件可以不平行于移动和旋转轴，但2个构件的Z轴应该平行且方向一致。15￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.运动副基础知识（5

）方向P

a

ra

lle

l平行轴P

e

rpe

ndic

ula

r垂直轴原点1

s

t

Axis2

nd

Axis约束构件1的Z轴，始终平行于构件2的Z轴即构件1只能绕构件2的一个轴旋转约束2个旋转自由度约束1个旋转自由度约束构件1的Z轴，始终垂直于构件2的Z轴即：构件1只能绕构件2的二个轴旋转16￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.运动副基础知识（6

）方向连接点指定的面In

Line点在直线上In

P

la

ne点在面内连接点X参考轴约束构件1的连接点，只能沿着构件2连接点标记的Z轴运动约束2个移动自由度约束3个旋转自由度17￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.约束2个构件之间的相对转动运动副基础知识（7

）Orie

nta

tion方向约束3个旋转自由度18￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.约束2个构件之间的相对转动Cos

mos

Motion机构基础

刚性实体：1、在Motion中，所有构件都被作为理想刚体。意味着零件内部没有变形，在仿真过程中构件不会变形或改变形状。一个刚性构件可以是单一的S

olidWorks零件或子装配体。2、S

olidWorks零件或子装配体的两种状态：固定或灵活。3、一个刚性的子装配体就是指组成子装配体的独立部件被刚性地相互附加（焊接）在一起，如果它们也是单一零件。19￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Cos

mos

Motion机构基础

固定零件

一刚性零件可被当作固定构件或浮动（运动的）零件。

固定零件就是绝对静止。

每一固定的实体都具有0个自由度

固定零件承担为运动刚性实体的参考结构

S

olidWorks中，装配体中的固定零件会自动地被处理为固定构件，在开始一个新的机构和映射装配体约束时。20￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Cos

mos

Motion机构基础

浮动零件

机构中可以运动的部件被当作是活动构件。每个活动构件有六个自由度。

S

olidWorks中，装配体中的浮动零件会自动地被处理为活动构件，在开始一个新的机构和映射装配体约束时。21￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Cos

mos

Motion机构基础

配合

S

olidWorks配合充分定义刚性构件如何连接以及它们之间如何相互运动。配合从零件的连接中移除自由度。

在两个刚性构件中添加配合，例如同轴配合，就移走了自由度，致使它们相对于其它构件保持定位，即使机构中存在运动或作用力。22￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Cos

mos

Motion机构基础

电机

电机可为零件定义在一个时间段内的运动。

电机可定义位移，速度，或作为时间函数的加速度。23￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Cos

mos

Motion机构基础重力矢量方向

重力

当零件的重量对运动仿真有影响时，重力是一个非常重要的数量，例如自由落体。

重力有两部分组成：重力矢量方向重力加速度的幅值

重力属性对话框可以指定方向和重力矢量值，可以在对应的文本框内输入x,y,z方向的值，或通过指定一个参考平面。幅值必须单独输入。默认的重力矢量值为（0，-1，0

），幅值为386.22

in/s

2

(或与当前激活单位的当量值）24￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Cos

mos

Motion机构基础

约束映射概念25￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Cos

mos

Motion机构基础

力

当在Cos

mos

Motion中定义各种力时，必须指定力的位置和方向。这些位置和方向可以从选定的S

olidWorks实体中派生出来。

实体可以是草图点，顶点，边线和面。26￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Us

e

r

Inte

rfa

ce用户界面27￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.总结28￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

1第1课Ima

g

e

courte

s

y

of

Na

tiona

l

Optica

l

As

tronomyObs

e

rva

tory,

ope

ra

te

d

bythe

As

s

ocia

tion

of

Unive

rs

itie

sfor

R

e

s

e

a

rch

in

As

tronomy,

unde

r

coope

ra

tivea

g

re

e

me

nt

withthe

Na

tiona

l

S

c

ie

nce

F

ounda

tion.Ca

r

J

a

ck汽车千斤顶Le

s

s

on

1:Topics内容运行仿真

Introduction

to

the

COS

MOS

Motion

Fe

a

ture

Ma

na

g

e

rCOS

MOS

Motion特征管理器介绍

Unde

rs

ta

nd

ba

s

ic

ca

pa

bilitie

s

of

COS

MOS

MotionCOS

MOS

Motion的基本能力

Run

a

S

imula

tion运行仿真

Cre

a

te

a

re

s

ult

plot创建结果输出30￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Cos

mos

motion界面1、S

olid

Works特征树

4、动画和特征时间线2

、运动类型选项框

3

、Motion特征管理器5

、Motion

Ma

na

g

e

r工具条31￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on1:模型说明

A

me

cha

nica

l

ja

ck

is

a

de

vice

tha

t

lifts

he

a

vy

e

quipme

nt.

The

mos

t

common

form

is

a

ca

rja

ck,

floor

ja

ck,

or

g

a

ra

g

e

ja

ck

which

lifts

ve

hicle

s

s

o

tha

t

ma

inte

na

nceca

n

be

pe

rforme

d.Ca

r

ja

cksus

ua

lly

us

e

me

cha

nica

l

a

dva

nta

g

e

to

a

llow

a

huma

n

to

lift

a

ve

hicle

.

Morepowe

rful

ja

cks

us

e

hydra

ulic

powe

r

to

provide

more

lift

ove

r

g

re

a

te

r

dis

ta

nce

s

.

Me

cha

nica

lja

cksa

re

us

ua

lly

ra

te

d

for

a

ma

ximum

lifting

ca

pa

city

(e

.g

.,

1

.5

tons

or

3

tons

).轿车

斤

常借

机械优势

个

提

汽车

大

机械千斤顶是提升重型设备的装置。最常见的样式是轿车千斤顶，地板千斤顶、车库千斤顶，用以提升汽车，以方便维修。轿车千斤顶通常借助机械优势让一个人就可提升汽车。更强大的千斤顶使用液压动力可以提供更远距离的举升。机械千斤顶通常以最大提升能力分级（例如1.5吨或3吨等）32￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

1:S

imula

tion

Goa

l仿真目标33￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

1：Ana

lys

is

S

te

p分析步骤（1

）4 Type

of

S

tudy1、Ope

n

the

a

s

s

e

mbly：to

ope

n

the

a

s

s

e

mbly

file

Ca

r_J

a

ck.s

lda

s

m

from

theLe

s

s

on01

folde

r.打开装配体：Ca

r_J

a

ck.s

lda

s

m（文件夹Le

s

s

on01

）、Cha

ng

e

to

the

Motion

S

tudy.切换到运动算例、Cre

a

te

a

Motor

tha

t

drive

s

the

S

cre

w_rod

a

t

5

RP

M创建电机，驱动丝杠：5

rpm.、Type

of

S

tudy研究类型、Run

the

Anima

tion

for

5

s

e

conds.运行一个5秒的动画、Run

the

Anima

tion

for

8

s

e

conds运行一个8秒的动画、Re

na

me

the

As

s

e

mbly

S

imula

tion

s

tudy重命名装配体算例34￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

1：Ana

lys

is

S

te

p分析步骤（2

）35Duplica

te

the

As

s

e

mbly

motion

s

tudy

to

cre

a

te

a

ne

w

Motion

S

tudy复制装配体算例创建一个新的运动算例Ens

ure

tha

t

COS

MOS

Motion

is

a

dde

d

in启动COS

MOS

Motion插件S

e

le

ct

COS

MOS

Motion

a

s

the

Type

ofs

tudy选择COS

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Motion作为研究类型Apply

Gra

vity

to

the

a

s

s

e

mbly应用重力到装配体Cre

a

te

a

conta

ct

condition

be

twe

e

n

S

procke

tLink3

a

nd

S

procke

tLink4

.在S

procke

tLink3和S

procke

tLink4.间设定接触条件Cre

a

te

s

imila

r

conta

ct

condition

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twe

e

n

S

procke

tLink1

a

nd

S

procke

tLink2

.S

procke

tLink1和S

procke

tLink2之间创建一个同样的接触条件Cre

a

te

a

force

of

2000

lbs

to

s

imula

te

the

we

ig

ht

of

the

ca

r

on

the

ca

r

ja

ck.创建一个2000

lbs的力，以模拟汽车重量作用在千斤顶上。￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

1：Ana

lys

is

S

te

p分析步骤（3

）36Run

the

S

imula

tion

for

8

s

e

conds

.运行一个8秒的仿真P

lot

the

torque

re

quire

d

to

lift

the

we

ig

ht

of

the

ca

r.输出提升汽车重量所需的扭矩P

lot

the

powe

r

cons

ume

d

to

lift

a

we

ig

ht

of

2000

lbs

.输出提升2000

lbs重量所需消耗的功率Rota

te

a

s

s

e

mbly转动装配体P

la

y

the

a

nima

tion.播放动画Ena

ble

Vie

w

Ke

y

Cre

a

tion.激活视窗键创建Cre

a

te

a

ne

w

vie

w

ke

y.建立一个新的视窗键Re

orie

nt

the

vie

w定位视窗P

la

y

the

a

nima

tion￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.播放动画Le

s

s

on

1：Ana

lys

is

S

te

p分析步骤24

S

a

ve

a

nd

clos

e

a

s

s

e

mbly.保存和关闭装配体37￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.凸轮Le

s

s

on

1:De

fining

a

nd

S

imula

ting

a

Me

cha

nis

m第1课：定义和仿真一个机构添加电机折叠运动管理器

P

a

rts部件Moving

P

a

rts运动部件Ground

P

a

rts固定部件

Cons

tra

ints约束J

oints运动副J

oint

P

rimitive

s基本副Ca

m

Cons

tra

ints凸轮约束

F

orce

sApplie

d

Force

s施加力F

le

xible

Conne

ctors 连接柔性处理Gra

vity重力

R

e

s

ults结果38￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.39￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.添加马达40￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.运行一个8秒的动画计算按钮时间线关键码41￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.备注：运动算例简介运动算例是装配体模型运动的图形模拟。您可将诸如光源和相机透视图之类的视觉属性融合到运动算例中。运动算例不更改装配体模型或其属性。它们模拟并动作给模型规定的运动。可使用S

olid

Works

配合在您建模运动时约束零部件在装配体中的运动。可从运动算例使用Mo

tion

Ma

na

g

e

r，此为基于时间线的界面，包括有以下运动模拟工具：装配体运动物理模拟COS

MOS

Motion42￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.比较

装配体运动（可在S

olidWorks核心包内使用）。您可使用装配体运动来动画装配体的运动：添加马达来驱动装配体一个或多个零件的运动。使用设定键码点在不同时间规定装配体零部件的位置。装配体运动使用插值来定义键码点之间装配体零部件的运动。

物理模拟（可在S

olidWorks核心包内使用）。您可使用物理模拟在装配体上模仿马达、弹簧、碰撞、以及引力。物理模拟在计算运动时考虑到质量。物理模拟计算相当块，所以您可将之用来生成使用基于物理的模拟的演示性动画。

COS

MOS

Motion（可在S

olidWorks

officepre

mium中使用。）您可使用COS

MOS

Motion在装配体上精确模拟和分析模拟单元的效果（包括力、弹簧、阻尼、以及摩擦）。COS

MOS

Motion使用计算能力强大的动力求解器，在计算中考虑到材料属性和质量及惯性。您也可使用

COS

MOS

Motion为进一步分析标绘模拟结果。43￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.决定使用哪种算例类型使用

COS

MOS

M

ti

运行考虑到装配体运动的物理特使用装配体运动为不需要考虑到质量或引力的运动生成演示性动画。使用物理模拟生成考虑到质量、碰撞、或引力的运动的演示性近似模拟。使用COS

MOS

Mo

tion运行考虑到装配体运动的物理特性的计算能力强大的模拟。该工具为以上三种选项中计算能力最强的。您对所需的运动的物理特性理解越深，则您的结果越佳。您可使用COS

MOS

Mo

tion运行冲击分析算例以了解零部件对各种不同力的响应。44￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Mo

tion

Ma

na

g

e

r工具45￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.模拟单元46￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.解算器没能收敛。可能原因是:4

如果在模拟开始时就出现故障

使用较小的初始积分器步

1.解算器没能取得指定的精度。松弛COS

MOS

Motion属性中的精度设定。

2.如果模型中的零件快速移动，经常评估雅可比值。

3.机制可能已锁定。以不同的初始配置开始模拟或者更改您的马达以获得有效的运动。

4.如果在模拟开始时就出现故障，使用较小的初始积分器步长大小。

5.尝试使用一严格解算器，如'WS

TIFF'。

6.尝试在模型中避免激烈断续性，如突然运动变化，力变化或启用/禁用配合。

7.您可能在使用速度极高的马达。尝试降低马达速度。

8.确定任何时候只有一个马达在驱动某一零部件。47￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

2第2课Ima

g

e

courte

s

y

of

Na

tiona

l

Optica

l

As

tronomyObs

e

rva

tory,

ope

ra

te

d

bythe

As

s

ocia

tion

of

Unive

rs

itie

sfor

R

e

s

e

a

rch

in

As

tronomy,

unde

r

coope

ra

tivea

g

re

e

me

nt

withthe

Na

tiona

l

S

c

ie

nce

F

ounda

tion.S

lide

r

Cra

nk

Me

cha

nis

m滑块曲柄机构Le

s

s

on

2:Topics内容

Cre

a

te

moving

a

nd

g

round

pa

rts建立运动和固定部件

R

e

vie

w

ba

s

ic

joint

type

s

in

COS

MOS

Motion回顾COS

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Motion中基本运动副类型

Unde

rs

ta

nd

Automa

tic

Cons

tra

int

ma

pping理解自动约束映射

Apply

motion

to

a

joint给运动副添加运动

Cre

a

te

a

re

s

ult

plot创建结果输出49￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

2:Cons

tra

int

Ma

pping

Conce

pt约束映射概念

1

Coincide

nt

a

nd

1

conce

ntric

ma

te

s

be

come

s

are

volute

joint一个重合和同轴配合转化为转动副

1

Conce

ntric

ma

te

be

come

s

a

cylindrica

l

joint一个同轴配合转化为圆柱副

A

point

on

a

point

coincide

nt

ma

te

be

come

s

as

phe

rica

l

joint一个点对点的重合配合转化为球副

A

point

on

a

n

a

xis

coincide

nt

ma

te

be

come

s

a

nInline

J

oint轴上一点的重合配合转化为在线连接50￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

2:Re

s

ults结果Colla

r-1

not

only

tra

ns

la

te

s

a

long

colla

r_s

ha

ft-1

but

a

ls

o

rota

te

s

.Colla

r-1

（轴套）不仅沿colla

r_s

ha

ft-1

（滑动轴）移动同时还绕轴转动。The

rota

tion

ne

e

ds

to

be

pre

ve

nte

d转动必须消除51￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

2

:

Motion

on

J

ointsJ

oint

Types运动副类型Type

of

motion

allowed允许的运动类型Available

optionsunder

Mot

i

on

Onlist应用选项Cylindrical圆柱副Rotation

and

translation

in

onedirection沿同一方向既移动又转动Rotate

Z（转动）Translate

Z（移动）Revolute转动副Only

Rotation

in

one

direction只允许在同一方向转动Rotate

Z（转动）Translational移动副Only

Translation

in

one

direction只允许在同一方向移动Translate

Z（移动）Spherical球副Rotations

in

all

directions,

Notranslation所有方向的转动，没有移动Rotate

X（转动）Rotate

Y（转动）Rotate

Z（转动）52￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

2:Re

s

ults结果P

ow

e

r

Cons

umption

in

Me

c

ha

nis

m机构的能量消耗53Why

is

P

ow

e

r

Cons

umption

ne

g

a

tivein

s

ome

pla

c

e

s

?为什么在某些位置能量消耗为负值？￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

3Ima

g

e

courte

s

y

of

Na

tiona

l

Optica

l

As

tronomyObs

e

rva

tory,

ope

ra

te

d

bythe

As

s

ocia

tion

of

Unive

rs

itie

sfor

R

e

s

e

a

rch

in

As

tronomy,

unde

r

coope

ra

tivea

g

re

e

me

nt

withthe

Na

tiona

l

S

c

ie

nce

F

ounda

tion.P

is

ton

Cra

nks

ha

ft

Me

cha

nis

m活塞曲柄机构Le

s

s

on

3

Topics内容A

l

ti

t

j

i

t

R

e

vie

w

ba

s

ic

joint

type

s

in

COS

MOS

MotionCOS

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Motion基本运动副回顾

Cre

a

te

Me

cha

nica

l

J

oints建立机械副

Apply

motion

to

a

joint为运动副添加运动

Cre

a

te

a

nd

re

vie

w

re

s

ults创建和浏览结果55￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

3

:

Ba

s

ic

J

oint

Type

s

J

oints

us

e

d

to

cons

tra

in

the

re

la

tive

motion

of

a

pa

ir

of

rig

id

bodie

s

byphys

ica

lly

conne

cting

the

m.物理连接的一对刚性体应用机械副约束相对运动

J

oint

P

rimitive

s

us

e

d

to

e

nforce

s

ta

nda

rd

g

e

ome

tric

cons

tra

ints

虚约束应用于强化标准几何约束56￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

4Ima

g

e

courte

s

y

of

Na

tiona

l

Optica

l

As

tronomyObs

e

rva

tory,

ope

ra

te

d

bythe

As

s

ocia

tion

of

Unive

rs

itie

sfor

R

e

s

e

a

rch

in

As

tronomy,

unde

r

coope

ra

tivea

g

re

e

me

nt

withthe

Na

tiona

l

S

c

ie

nce

F

ounda

tion.Door

Me

cha

nis

m门开关机构Le

s

s

on

4

Topics内容约束圆柱副运动

实现正确的机构运动

Cre

a

te

s

pring

s

a

nd

da

mpe

r

e

ntitie

s

in

COS

MOS

MotionCOS

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Motion中创建弹簧和阻尼器

Atta

ch

diffe

re

nt

pa

rts

tog

e

the

r

to

move

the

m

a

s

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s

ing

le

e

ntity绑定不同部件作为同一实体运动

Cons

tra

in

the

motion

of

a

cylindrica

l

joint

to

a

chie

ve

corre

ctme

cha

nis

m

be

ha

vior约束圆柱副运动，实现正确的机构运动

Modify

s

pring

s

a

nd

da

mpe

rs

to

a

chie

ve

de

s

ire

d

de

s

ig

n

g

oa

ls修改弹簧和阻尼器，实现设定的设计目标58￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Le

s

s

on

4

Atta

ching

P

a

rtsma

inta

ine

d

throug

hout

the

s

imula

tion1#实体59￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.

P

hys

ica

lly

a

tta

ch

one

pa

rt

to

a

nothe

r物理绑定一个零件到另一个零件上

Two

pa

rts

will

be

we

lde

d

or

rig

idly

conne

cte

d

to

one

a

nothe

r.两零件被焊接或刚性连接到一起

No

re

la

tive

motion

be

twe

e

n

the

two

pa

rts消除两零件间的相对运动

Initia

l

orie

nta

tion

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twe

e

n

the

two

pa

rts

will

be

locke

d

a

nd

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bema

inta

ine

d

throug

hout

the

s

imula

tion锁定两零件的原始定位，并在仿真求解中保持定位2#实体Le

s

s

on

4:S

prings弹簧n=Expone

nt

de

fining

s

pring

cha

ra

cte

ris

tic弹簧特性定义指数60Tra

ns

la

tiona

l

S

pring

Forc

e

（线性弹簧力）=-k(X-X0

)n

+F

0Whe

re

（这里）:k=S

pring

s

tiffne

s

s

coe

fficie

nt(a

lwa

ys>0)弹簧刚度系数（总是>0)

X=Curre

nt

dis

ta

nce

be

twe

e

n

the

s

pring

conne

ction

pointsX0

=Re

fe

re

nce

le

ng

th

of

the

s

pring(Fre

e

le

ng

th)弹簧参考长度（自由长度）n=Expone

nt

de

fining

s

pring

cha

ra

cte

ris

tic弹簧特性定义指数F

0

=Re

fe

re

nce

force

of

the

s

pring(pre

loa

d)参考力（预紧力）P

os

itive

force

re

pe

ls

the

two

pa

rts.正向力分离物体Ne

g

a

tive

force

a

ttra

cts

the

two

pa

rts.负向力拉近物体S

imila

r

forc

e

e

xpre

s

s

ion

a

pplie

s

to

Tors

iona

l

S

pring

s近￡2

0

0似7

S

o表lidWo达rks

Co式rp.C可onfide用ntia

l.于扭转弹簧Le

s

s

on

4:Da

mpe

rs缓冲器v

Curre

nt

re

la

tive

ve

locity

be

twe

e

n

pa

rts

a

t

the

a

tta

chme

nt61Tra

ns

la

tiona

l

Da

mpe

r

Forc

e

（线性阻尼力）=c*vnWhe

re

（此处）:c-Tra

ns

la

tiona

l

da

mping

coe

fficie

nt线性阻尼系数v

-

Curre

nt

re

la

tive

ve

locity

be

twe

e

n

pa

rts

a

t

the

a

tta

chme

ntpoints零件在连接点上的相对速度

n-Expone

nt.指数S

imila

r

forc

e

e

xpre

s

s

ion

a

pplie

s

to

Tors

iona

l

Da

mpe

rs近￡2

0似0

7

S

o表lidWo达rks

Co式rp.C可onfide用ntia

l.于扭转缓冲器Le

s

s

on

4:Re

s

ults结果62￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.g

a

s

_pis

ton-1

not

only

tra

ns

la

te

s

a

longg

a

s

_cylinde

r-1

but

a

ls

o

rota

te

s

.活塞沿缸体既移动又转动The

rota

tion

ne

e

ds

to

bepre

ve

nte

d消除转动Le

s

s

on

4:Re

s

ults结果S

pring

s

tiffne

s

s

弹簧刚度:1

N/mmDa

mpe

r

Co-e

ffic

ie

nt阻尼系数:5

N(s

e

c/mm)63￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Ve

loc

ity

g

oa

l

is

s

a

tis

fie

d速度目标应该满足：Door

doe

s

not

s

top

in

30

s

e

c

onds门应该不在30秒内停下。S

hould

w

e

inc

re

a

s

e

or

de

c

re

a

s

e

s

pring

s

tiffne

s

s

?应该减小还是增加弹簧刚度？Le

s

s

on

4

:

Re

s

ultsS

pring

s

tiffne

s

s弹簧刚度:2

N/m

mDa

mpe

r

Co-e

ffic

ie

nt阻尼系数:10

N(s

e

c/mm)64￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.Ve

loc

ity

g

oa

l

is

s

a

tis

fie

dDoor

s

tops

in

30

s

e

c

onds速度目标满足门在30秒内停下Le

s

s

on

5Ima

g

e

courte

s

y

of

Na

tiona

l

Optica

l

As

tronomyObs

e

rva

tory,

ope

ra

te

d

bythe

As

s

ocia

tion

of

Unive

rs

itie

sfor

R

e

s

e

a

rch

in

As

tronomy,

unde

r

coope

ra

tivea

g

re

e

me

nt

withthe

Na

tiona

l

S

c

ie

nce

F

ounda

tion.Ha

tchba

ck

Me

cha

nis

m后尾箱开启机构Le

s

s

on

5

Topics目标

Cre

a

te

a

n

Action

Only

force

to

s

imula

te创建一个单作用力并仿真

Cha

ng

e

the

ma

s

s

prope

rtie

s

of

a

pa

rt修改零件的质量特性

Us

e

Impa

ct

force

s

to

control

two

pa

rts

from

inte

rfe

ring

e

a

ch

othe

r使用冲击力控制零件间的相互干涉66￡2

0

0

7

S

olidWorks

Corp.

Confide

ntia

l.

Affe

ct

the

dyna

mic

be

ha

vior

of