4.1仿真步驟和結果
SolidWorks建好三維模型后,在裝配模塊下直接進入仿真環境。在進行仿真之前,應先進行與仿真相關的基本參數設置,如力的單位、時問單位,重力加速度大小,以及與動畫有關的幀時間間隔及幀數等。例如,在本機構的仿真中,設置力的單位是N,時間的單位是s,設置機構運動仿真動畫參數為10s,100幀,模擬結果以動畫形式在計算機屏幕演示(根據仿真精度要求適當調節時間間隔和幀數)。利用SolidWorks插件工具COS-MOSMotion的智能運動構建器,把機座進行固定。
COSMOSMotion可以自動識別SolidWorks裝配體零件之間的約束副,也可以在COSMOSMotion中進行定義。本機構中的是轉動副、移動副和球副,如圖6中的約束標記所示。然后設置主動副的運動初始狀態和運動參數,本例中v1=v2=v3=v4=4mm/s分別作用于四個滑塊上。
SolidWorks上述內容設置完畢就可以通過點擊仿真按鈕進行仿真,而且系統還可以錄制動畫,并生成動畫文件,以便于進行對比分析。在仿真過程中可以測量任何構件上任何點位移、速度和加速度,還可以計算約束副之間的支反力。在給定的運動參數下進行仿真可以直觀地獲得運動平臺的位姿、工作空間以及運動、動力特性。圖7為該并聯機構動平臺形心處的運動特性曲線。
4.2動態干涉檢查和模型的改進
SolidWorks通過運動仿真分析發現零件存在干涉后,可以直接在裝配體環境下修改發生干涉的零件,而且裝配體零件中的修改可以直接反映在零件模型上,實現模型動態交互更新。修改后的模型,再次進行運動仿真,干涉現象消失了。這樣才能保證在空間運動過程中,各個零件不發生碰撞干涉,幫助用戶提高裝配時選擇零件的效率,減少因為錯誤組裝而導致運動時,零件由于發生碰撞對零件的損壞。
5結束語
1)該新型四自由度并聯機構特點:
①機構動平臺可實現四自由度(二平移、二轉動)運動輸出;
②機構較簡單,具有重量輕、剛度好、穩定性高、可高速運動等優點;
③運動輸人一輸出具有部分解耦性;
④采用球副和低副,可使機構制造、安裝較為簡單,利于精密加工。
2)通過以上的仿真方法和實例,可以看出SolidWorks軟件具有方便、易用等特點,進行虛擬樣機運動學的仿真,能使設計人員直觀地看到機構動平臺的的運動過程,可以得到許多試驗難以得到的仿真結果,從而可以交互式地進行結構參數的調整和改進,為新的設計方法提供了良好的途徑。通過動態仿真技術,可以及早發現設計中的錯誤,極大地提高了經濟效益。實踐表明基于SolidWorks軟件的虛擬設計和動態仿真技術在并聯機構虛擬樣機的設計中具有良好的應用前景。
3)應用軟件可以把并聯機構建模仿真、運動學計算、動力學計算、參數化設計等幾個方面的工作有機地結合起來,充分體現了虛擬樣機技術的先進思想,從而大大提高了工作效率,降低了開發成本,為并聯機構的一次性研制成功提供了可靠保證,為我們應用虛擬樣機技術進行并聯機構的設計提供了一條新的思路。
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