1、Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.COSMOSMotion 運動仿真培訓(xùn)2 2007 SolidWorks Corp. Confidential.About this course關(guān)于本課程 Prerequisites前提條件 Course De

2、sign Philosophy課程設(shè)計原理 Using this book本書使用方法 A note about files配套光盤說明 Conventions used in this book本書中采用的原理 Class Introductions課程介紹3 2007 SolidWorks Corp. Confidential.COSMOSWorksAdv. ProfessionalProfessionalDesign Validation Products設(shè)計仿真產(chǎn)品Designer4 2007 SolidWorks Corp. Confidential.What is Motion S

3、imulation 什么是運動仿真?Study of moving systems or mechanisms運動系統(tǒng)或機構(gòu)研究Motion of a system is determined by 運動系統(tǒng)定義：Mechanical joints connecting the parts 零件的機械連接The mass and inertia properties of the components 部件的質(zhì)量和慣性特性Applied forces to the system (Dynamics) 系統(tǒng)的作用力（動力學(xué)）Driving motions (Motors or Actuators

4、) 驅(qū)動運動（運動或致動器）Time 時間5 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Mechanism types機構(gòu)類型 Kinematic System運動學(xué)系統(tǒng)Movement of part(s) under enforced or constrained motion 外加或強制運動下的部件動作Fully controlled and only one possible motion result irrespective of force and mass 不考慮力和質(zhì)量的全約束和單一運動的結(jié)果Zero degree of freedom 零自由度

5、Dynamic System動力學(xué)系統(tǒng)Movement of part(s) under free motion subject to forces 自由運動物體與力作用下的零件運動Partially controlled and infinite number of results depending on forces 依賴于力 的部分約束和無限數(shù)量的結(jié)果Greater than zero degrees of freedom 自由度數(shù)大于零6 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Understanding Basics運動基礎(chǔ) Mass and Iner

6、tia質(zhì)量和慣性 Newtons First Law牛頓第一定律 Conservation of momentum動力守恒 Degrees of freedom自由度 Rigid body剛性物體 Grounded parts固定零件 Moving parts運動零件 Constraints約束Restrictions placed on a parts movement in specific degrees of freedom 作用在零件運動上的特定自由度的限制Mechanical joints are connections that restrict the movement of

7、one part to another 機械關(guān)節(jié)是約束零件相互運動的連接 Joint motion運動副 Gravity重力xyPendulum restrainedto pivot about mountingpoint7 2007 SolidWorks Corp. Confidential. Mapping of SolidWorks assembly mates (constraints) to COSMOSMotion joints. 映射SolidWorks裝配體配合（約束）為COSMOSMotion的運動副 100+ ways of defining SolidWorks mate

8、s. 100多種定義SolidWorks配合的方法 Basic constraint types are merged to simplified mechanical joints. 基礎(chǔ)約束類型合并為簡化的機械約束One Orthogonal Concentric mate in SolidWorks becomes a Concentric joint. 一個正交同軸配合轉(zhuǎn)化為同軸副 One Coincident and One Orthogonal Concentric mates in SolidWorks becomes a Revolute joint. 一個重合和一個正交同軸配

9、合轉(zhuǎn)化為一個轉(zhuǎn)動副 One Point to Point coincident mate in SolidWorks becomes a spherical joint 一個點對點重合配合轉(zhuǎn)化為一個球副。Constraint Mapping約束映射8 2007 SolidWorks Corp. Confidential.約束映射 什么是約束映射?是指在2個指定的零件之間，自動地、智能的將裝配關(guān)系轉(zhuǎn)化為最小的機構(gòu)運動幅的形式?；镜募s束類型可以合并為簡單的機構(gòu)運動幅，例如 e.g. 1 coincident joints becomes a planar joint 2 orthogonal c

10、oincident joints becomes a translational joint 3 orthogonal coincident joints becomes a fixed joint 1 Coincident and 1 orthogonal concentric becomes a revolute joint 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。9 2007 SolidWorks Corp. Confidential.映射的約束SW Geometry SW Geometry 裝配關(guān)系裝配關(guān)系

11、運動約束運動約束 Point Point 重合 PointPoint Point Point 距離 PointPointDist Point Line 重合 PointLine Point Line 距離 PointLineDist Point Plane 重合 PointPlaneDist Point Plane 距離 PointPlaneDist Point Cylinder 重合 PointLineDist Point Cylinder 同軸 PointLine Line Line 重合 LineLine Line Line 距離 LineLineDist Line Line 角度 Li

12、neLineAng Line Line 平行 LineLineAng (0 deg.) Line Line 垂直 LineLineAng (90 deg.) 注注:SolidWorks 中中有有100多種零件多種零件約束的方式約束的方式10 2007 SolidWorks Corp. Confidential.LinePlaneCOINCIDENTLinePlaneDistLinePlaneDISTANCELinePlaneDistLinePlanePARALLELLineLineAng (0 deg.)LinePlanePERPENDICULARLineLineAng (90 deg.)Li

13、neCylinderCOINCIDENTLineLineDistLineCylinderTANGENTLineCylTanLineConeCOINCIDENTLineLinePlanePlaneCOINCIDENTPlanePlaneDistPlanePlaneDISTANCEPlanePlaneDistPlanePlaneANGLELineLineAngPlanePlanePARALLELLineLineAng (0 deg.)PlanePlanePERPENDICULARLineLineAng (90 deg.)PlaneCylinderTANGENTPlaneCylTanCylinder

14、CylinderCONCENTRICLineLineCylinderCylinderTANGENTLineCylTanCylinderConeCONCENTRICLineLineConeConeCONCENTRICLineLine11 2007 SolidWorks Corp. Confidential.計算機如何進行運動分析？ 程序在每一個時間步都應(yīng)用修正的Newton-Raphson迭代法進行運算 采用很小的時間步，軟件就會預(yù)測零件相對于原始條件或當(dāng)前時間步的下一個時間步的位置 仿真求解必須滿足以下要求： 零件的速度零件的速度 零件間的配合關(guān)系零件間的配合關(guān)系 力和加速度力和加速度 結(jié)果會

15、一直迭代計算直到達到該時間步上的力和加速度值的結(jié)果會一直迭代計算直到達到該時間步上的力和加速度值的某一精度為止。某一精度為止。 12 2007 SolidWorks Corp. Confidential.運動副基礎(chǔ)知識（1）原點原點方向方向Revolute鉸接副鉸接副約束約束2個旋轉(zhuǎn)，個旋轉(zhuǎn)，3個移動自由度個移動自由度構(gòu)件構(gòu)件1構(gòu)件構(gòu)件2Cylindrical圓柱副圓柱副約束約束2個旋轉(zhuǎn)，個旋轉(zhuǎn)，2個移動自由度個移動自由度13 2007 SolidWorks Corp. Confidential.運動副基礎(chǔ)知識（2）原點原點方向方向原點原點y-axisx-axisz-axisTranslati

16、onal 移動副移動副Spherical球形副球形副約束約束3個旋轉(zhuǎn)，個旋轉(zhuǎn)，2個移動自由度個移動自由度約束約束3個移動自由度個移動自由度14 2007 SolidWorks Corp. Confidential.運動副基礎(chǔ)知識（3）連接點連接點軸軸 1軸軸 2原點原點方向方向Planar平面副平面副Universal萬向副萬向副約束約束1個旋轉(zhuǎn)，個旋轉(zhuǎn)，3個移動自由度個移動自由度約束約束2個旋轉(zhuǎn)，個旋轉(zhuǎn)， 1個移動自由度個移動自由度15 2007 SolidWorks Corp. Confidential.運動副基礎(chǔ)知識（4）原點原點Fixed固定副固定副Screw螺旋副螺旋副約束約束3個旋

17、轉(zhuǎn)，個旋轉(zhuǎn)，3個移動自由度個移動自由度約束約束1個自由度個自由度2個構(gòu)件可以不平行于移動和旋轉(zhuǎn)軸，但個構(gòu)件可以不平行于移動和旋轉(zhuǎn)軸，但2個構(gòu)件的個構(gòu)件的Z軸軸應(yīng)該平行且方向一致。應(yīng)該平行且方向一致。移動和旋轉(zhuǎn)軸移動和旋轉(zhuǎn)軸螺距螺距16 2007 SolidWorks Corp. Confidential.運動副基礎(chǔ)知識（5）原點原點方向方向 1st Axis 2nd AxisParallel平行軸平行軸約束構(gòu)件約束構(gòu)件1的的Z軸，始終平行于構(gòu)件軸，始終平行于構(gòu)件2的的Z軸軸即構(gòu)件即構(gòu)件1只能繞構(gòu)件只能繞構(gòu)件2的一個軸旋轉(zhuǎn)的一個軸旋轉(zhuǎn)約束約束2個旋轉(zhuǎn)自由度個旋轉(zhuǎn)自由度Perpendicular垂

18、直軸垂直軸約束構(gòu)件約束構(gòu)件1的的Z軸，始終垂直于構(gòu)件軸，始終垂直于構(gòu)件2的的Z軸軸即：構(gòu)件即：構(gòu)件1只能繞構(gòu)件只能繞構(gòu)件2的二個軸旋轉(zhuǎn)的二個軸旋轉(zhuǎn)約束約束1個旋轉(zhuǎn)自由度個旋轉(zhuǎn)自由度17 2007 SolidWorks Corp. Confidential.運動副基礎(chǔ)知識（6）連接點連接點方向方向連接點連接點指定指定的面的面X參考軸參考軸In Line點在直線上點在直線上約束構(gòu)件約束構(gòu)件1的連接點，只能沿著構(gòu)件的連接點，只能沿著構(gòu)件2連接點連接點標(biāo)記的標(biāo)記的Z軸運動軸運動約束約束2個移動自由度個移動自由度In Plane點在面內(nèi)點在面內(nèi)約束約束3個旋轉(zhuǎn)自由度個旋轉(zhuǎn)自由度約束約束2個構(gòu)件之間的相對

19、轉(zhuǎn)動個構(gòu)件之間的相對轉(zhuǎn)動18 2007 SolidWorks Corp. Confidential.運動副基礎(chǔ)知識（7）Orientation方向方向約束約束3個旋轉(zhuǎn)自由度個旋轉(zhuǎn)自由度約束約束2個構(gòu)件之間的相對轉(zhuǎn)動個構(gòu)件之間的相對轉(zhuǎn)動19 2007 SolidWorks Corp. Confidential.CosmosMotion機構(gòu)基礎(chǔ) 剛性實體： 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

20、個剛性的子裝配體就是指組成子裝配體的獨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。20 2007 SolidWorks Corp. Confidential.CosmosMotion機構(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（運動的）零件。 固定零件就是絕對靜止。 每一固定的實體都具有0個自由度 固定零件承擔(dān)為運動剛性實體的參考結(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，在開始一個新的機構(gòu)和映射裝配體約束時。21 2007 SolidWorks Corp. Confidential.CosmosMotion機構(gòu)基礎(chǔ) 浮動零件 機構(gòu)中可以運

21、動的部件被當(dāng)作是活動構(gòu)件。每個活動構(gòu)件有六個自由度。 SolidWorks中，裝配體中的浮動零件會自動地被處理為活動構(gòu)件，在開始一個新的機構(gòu)和映射裝配體約束時。22 2007 SolidWorks Corp. Confidential.CosmosMotion機構(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動。配合從零件的連接中移除自由度。 在兩個剛性構(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，即使機構(gòu)中存在運動或作用力。23 2007 SolidWorks Corp. Confidential.CosmosMotion機

22、構(gòu)基礎(chǔ) 電機 電機可為零件定義在一個時間段內(nèi)的運動。 電機可定義位移，速度，或作為時間函數(shù)的加速度。24 2007 SolidWorks Corp. Confidential.CosmosMotion機構(gòu)基礎(chǔ) 重力 當(dāng)零件的重量對運動仿真有影響時，重力是一個非常重要的數(shù)量，例如自由落體。 重力有兩部分組成： 重力矢量方向重力矢量方向 重力加速度的幅值重力加速度的幅值 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，或通過指定一個參考平面。幅值必須單獨輸入。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）25 200

23、7 SolidWorks Corp. Confidential.CosmosMotion機構(gòu)基礎(chǔ) 約束映射概念26 2007 SolidWorks Corp. Confidential.CosmosMotion機構(gòu)基礎(chǔ) 力 當(dāng)在CosmosMotion中定義各種力時，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實體中派生出來。 實體可以是草圖點，頂點，邊線和面。27 2007 SolidWorks Corp. Confidential.User Interface用戶界面28 2007 SolidWorks Corp. Confidential.總結(jié)Image cou

24、rtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.Lesson 1第1課Car Jack汽車千斤頂30 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 1: Topics內(nèi)容 Introduction to the COSMOSMotion F

25、eature Manager COSMOSMotion特征管理器介紹 Understand basic capabilities of COSMOSMotion COSMOSMotion的基本能力 Run a Simulation 運行仿真 Create a result plot 創(chuàng)建結(jié)果輸出31 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Cosmosmotion界面1、SolidWorks特征樹特征樹2、運動類型選項框、運動類型選項框3、Motion特征管理器特征管理器4、動畫和特征時間線、動畫和特征時間線5、MotionManager工具條工具條32 2007

26、 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson1:模型說明 A mechanical jack is a device that lifts heavy equipment. The most common form is a car jack, floor jack, or garage jack which lifts vehicles so that maintenance can be performed. Car jacks usually use mechanical advantage to allow a human to lift a vehicl

27、e. More powerful jacks use hydraulic power to provide more lift over greater distances. Mechanical jacks are usually rated for a maximum lifting capacity (e.g., 1.5 tons or 3 tons). 機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械優(yōu)勢讓一個人就可提升汽車。更強大的千斤頂使用液壓動力可以提供更遠(yuǎn)距離的舉升。機械千斤頂通常以最大提升能力分

28、級（例如1.5噸或3噸等）33 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 1:Simulation Goal 仿真目標(biāo)34 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 1：Analysis Step分析步驟（1）1、 Open the assembly：to open the assembly file Car_Jack.sldasm from the Lesson01 folder. 打開裝配體： Car_Jack.sldasm（ 文件夾Lesson01）2 、Change to the Motion Stud

29、y. 切換到運動算例3 、Create a Motor that drives the Screw_rod at 5 RPM 創(chuàng)建電機，驅(qū)動絲杠：5rpm.4 、Type of Study 研究類型5 、Run the Animation for 5 seconds. 運行一個5秒的動畫6 、Run the Animation for 8 seconds 運行一個8秒的動畫7 、Rename the Assembly Simulation study 重命名裝配體算例35 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 1：Analysis Step分析步驟

30、（2）8 Duplicate the Assembly motion study to create a new Motion Study 復(fù)制裝配體算例創(chuàng)建一個新的運動算例9 Ensure that COSMOSMotion is added in 啟動COSMOSMotion插件10 Select COSMOSMotion as the Type of study 選擇COSMOSMotion作為研究類型11 Apply Gravity to the assembly 應(yīng)用重力到裝配體12 Create a contact condition between SprocketLink3 a

31、nd SprocketLink4. 在SprocketLink3 和 SprocketLink4.間設(shè)定接觸條件13 Create similar contact condition between SprocketLink1 and SprocketLink2. SprocketLink1和 SprocketLink2之間創(chuàng)建一個同樣的接觸條件14 Create a force of 2000 lbs to simulate the weight of the car on the car jack. 創(chuàng)建一個2000lbs的力，以模擬汽車重量作用在千斤頂上。36 2007 SolidWor

32、ks Corp. Confidential.Lesson 1：Analysis Step分析步驟（3）15 Run the Simulation for 8 seconds. 運行一個8秒的仿真16 Plot the torque required to lift the weight of the car. 輸出提升汽車重量所需的扭矩17 Plot the power consumed to lift a weight of 2000 lbs. 輸出提升2000lbs重量所需消耗的功率18 Rotate assembly 轉(zhuǎn)動裝配體19 Play the animation. 播放動畫20

33、Enable View Key Creation. 激活視窗鍵創(chuàng)建21 Create a new view key. 建立一個新的視窗鍵22 Reorient the view 定位視窗23 Play the animation 播放動畫37 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 1：Analysis Step分析步驟24 Save and close assembly. 保存和關(guān)閉裝配體38 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 1: Defining and Simulating a Mechani

34、sm第1課：定義和仿真一個機構(gòu) Parts部件 Moving Parts運動部件 Ground Parts固定部件 Constraints約束 Joints運動副 Joint Primitives基本副 Cam Constraints凸輪約束 Forces Applied Forces施加力 Flexible Connectors 連接柔性處理 Gravity重力 Results結(jié)果添加電機添加電機折疊運動管理器折疊運動管理器39 2007 SolidWorks Corp. Confidential.40 2007 SolidWorks Corp. Confidential.添加馬達41 20

35、07 SolidWorks Corp. Confidential.運行一個8秒的動畫計算按鈕時間線關(guān)鍵碼42 2007 SolidWorks Corp. Confidential.備注：備注： 運動算例簡介 運動算例是裝配體模型運動的圖形模擬。您可將諸如光源和運動算例是裝配體模型運動的圖形模擬。您可將諸如光源和相機透視圖之類的視覺屬性融合到運動算例中。運動算例不更改相機透視圖之類的視覺屬性融合到運動算例中。運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)定的運動。可使裝配體模型或其屬性。它們模擬并動作給模型規(guī)定的運動?？墒褂糜?SolidWorks 配合配合在您建模運動時約束零部件在裝

36、配體中的運在您建模運動時約束零部件在裝配體中的運動。動?？蓮倪\動算例使用可從運動算例使用 MotionManager，此為基于，此為基于時間線時間線的界面，的界面，包括有以下運動模擬工具：包括有以下運動模擬工具：裝配體運動裝配體運動物理模擬物理模擬COSMOSMotion43 2007 SolidWorks Corp. Confidential.比較 裝配體運動（可在 SolidWorks核心包內(nèi)使用）。您可使用裝配體運動來動畫裝配體的運動： 添加馬達來驅(qū)動裝配體一個或多個零件的運動。 使用設(shè)定鍵碼點在不同時間規(guī)定裝配體零部件的位置。裝配體運動使用插值來定義鍵碼點之間裝配體零部件的運動。 物理

37、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、彈簧、碰撞、以及引力。物理模擬在計算運動時考慮到質(zhì)量。物理模擬計算相當(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 SolidWorks office premium 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 使用計算能力強大的動力求解器，在計算中考慮到材料屬性和質(zhì)量及慣性。您也可使用 COSMOSMotion 為進一步分析標(biāo)繪模擬結(jié)果。44 2007 SolidWo

38、rks Corp. Confidential.決定使用哪種算例類型決定使用哪種算例類型 使用裝配體運動為不需要考慮到質(zhì)量或引力的運動生成使用裝配體運動為不需要考慮到質(zhì)量或引力的運動生成演示性動畫。演示性動畫。 使用物理模擬生成考慮到質(zhì)量、碰撞、或引力的運動的使用物理模擬生成考慮到質(zhì)量、碰撞、或引力的運動的演示性近似模擬。演示性近似模擬。 使用使用 COSMOSMotion 運行考慮到裝配體運動的物理特運行考慮到裝配體運動的物理特性的計算能力強大的模擬。該工具為以上三種選項中計算能性的計算能力強大的模擬。該工具為以上三種選項中計算能力最強的。您對所需的運動的物理特性理解越深，則您的結(jié)力最強的。您

39、對所需的運動的物理特性理解越深，則您的結(jié)果越佳。您可使用果越佳。您可使用 COSMOSMotion 運行沖擊分析算例以了運行沖擊分析算例以了解零部件對各種不同力的響應(yīng)解零部件對各種不同力的響應(yīng)。45 2007 SolidWorks Corp. Confidential.MotionManager 工具工具46 2007 SolidWorks Corp. Confidential.模擬單元47 2007 SolidWorks Corp. Confidential.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

40、件快速移動，經(jīng)常評估雅可比值。 3. 機制可能已鎖定。以不同的初始配置開始模擬或者更改您的馬達以獲得有效的運動。 4. 如果在模擬開始時就出現(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。嘗試降低馬達速度。 8. 確定任何時候只有一個馬達在驅(qū)動某一零部件。Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universi

41、ties for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.Lesson 2第2課Slider Crank Mechanism滑塊曲柄機構(gòu)滑塊曲柄機構(gòu)49 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 2: Topics內(nèi)容 Create moving and ground parts 建立運動和固定部件 Review basic joint types in COSMOSMotion 回顧COSMOSMotion中基本運動

42、副類型 Understand Automatic Constraint mapping 理解自動約束映射 Apply motion to a joint 給運動副添加運動 Create a result plot 創(chuàng)建結(jié)果輸出50 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 2: Constraint Mapping Concept 約束映射概念 1 Coincident and 1 concentric mates becomes a revolute joint 一個重合和同軸配合轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動副 1 Concentric mate becomes a

43、cylindrical joint 一個同軸配合轉(zhuǎn)化為圓柱副 A point on a point coincident mate becomes a spherical joint 一個點對點的重合配合轉(zhuǎn)化為球副 A point on an axis coincident mate becomes an Inline Joint 軸上一點的重合配合轉(zhuǎn)化為在線連接51 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 2: Results結(jié)果 Collar-1 not only translates along collar_shaft-1 but also

44、rotates. Collar-1（軸套）不僅沿collar_shaft-1（滑動軸）移動同時還繞軸轉(zhuǎn)動。 The rotation needs to be prevented 轉(zhuǎn)動必須消除52 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 2: Motion on JointsJoint Types運動副類型運動副類型Type of motion allowed允許的運動類型允許的運動類型 Available options under Motion On list應(yīng)用選項應(yīng)用選項Cylindrical圓柱副Rotation and translatio

45、n in one direction沿同一方向既移動又轉(zhuǎn)動Rotate Z（轉(zhuǎn)動）Translate Z（移動）Revolute轉(zhuǎn)動副O(jiān)nly Rotation in one direction只允許在同一方向轉(zhuǎn)動Rotate Z（轉(zhuǎn)動）Translational移動副O(jiān)nly Translation in one direction只允許在同一方向移動Translate Z（移動）Spherical球副Rotations in all directions, No translation所有方向的轉(zhuǎn)動，沒有移動Rotate X（轉(zhuǎn)動）Rotate Y（轉(zhuǎn)動）Rotate Z（轉(zhuǎn)動）53 20

46、07 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 2: Results結(jié)果Power Consumption in Mechanism機構(gòu)的能量消耗機構(gòu)的能量消耗Why is Power Consumption negative in some places?為什么在某些位置能量消耗為負(fù)值？為什么在某些位置能量消耗為負(fù)值？Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astro

47、nomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.Lesson 3Piston Crankshaft Mechanism活塞曲柄機構(gòu)活塞曲柄機構(gòu)55 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 3 Topics內(nèi)容 Review basic joint types in COSMOSMotion COSMOSMotion基本運動副回顧 Create Mechanical Joints 建立機械副 Apply motion to a joint 為運動副添加運動 C

48、reate and review results 創(chuàng)建和瀏覽結(jié)果56 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 3: Basic Joint Types Joints used to constrain the relative motion of a pair of rigid bodies by physically connecting them. 物理連接的一對剛性體應(yīng)用機械副約束相對運動 Joint Primitives used to enforce standard geometric constraints 虛約束應(yīng)用于強化標(biāo)準(zhǔn)幾何約束

49、Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.Lesson 4Door Mechanism門開關(guān)機構(gòu)58 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 4 Topics內(nèi)容 Create springs and damp

50、er entities in COSMOSMotion COSMOSMotion中創(chuàng)建彈簧和阻尼器 Attach different parts together to move them as a single entity 綁定不同部件作為同一實體運動 Constrain the motion of a cylindrical joint to achieve correct mechanism behavior 約束圓柱副運動，實現(xiàn)正確的機構(gòu)運動 Modify springs and dampers to achieve desired design goals 修改彈簧和阻尼器，實現(xiàn)設(shè)

51、定的設(shè)計目標(biāo)59 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 4 Attaching PartsPhysically attach one part to another 物理綁定一個零件到另一個零件上Two parts will be welded or rigidly connected to one another. 兩零件被焊接或剛性連接到一起No relative motion between the two parts 消除兩零件間的相對運動Initial orientation between the two parts will be l

52、ocked and will be maintained throughout the simulation 鎖定兩零件的原始定位，并在仿真求解中保持定位1#實體實體2#實體實體60 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 4: Springs彈簧Translational Spring Force（線性彈簧力線性彈簧力） = -k (X - X0)n + F0Where（這里）:k = Spring stiffness coefficient (always 0)彈簧剛度系數(shù)（總是0)X = Current distance between the

53、 spring connection points X0 = Reference length of the spring (Free length) 彈簧參考長度（自由長度）n = Exponent defining spring characteristic彈簧特性定義指數(shù)F0 = Reference force of the spring (preload)參考力（預(yù)緊力）Positive force repels the two parts.正向力分離物體Negative force attracts the two parts.負(fù)向力拉近物體Similar force express

54、ion applies to Torsional Springs近似表達式可用于扭轉(zhuǎn)彈簧近似表達式可用于扭轉(zhuǎn)彈簧61 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 4: Dampers緩沖器Translational Damper Force（線性阻尼力）（線性阻尼力） = c*vn Where（此處）:c - Translational damping coefficient 線性阻尼系數(shù)v - Current relative velocity between parts at the attachment points 零件在連接點上的相對速度n -

55、 Exponent. 指數(shù)Similar force expression applies to Torsional Dampers近似表達式可用于扭轉(zhuǎn)緩沖器近似表達式可用于扭轉(zhuǎn)緩沖器62 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 4: Results結(jié)果 gas_piston-1 not only translates along gas_cylinder-1 but also rotates. 活塞沿缸體既移動又轉(zhuǎn)動 The rotation needs to be prevented 消除轉(zhuǎn)動63 2007 SolidWorks Corp. Co

56、nfidential.Lesson 4: Results結(jié)果 Velocity goal is satisfied速度目標(biāo)應(yīng)該滿足：速度目標(biāo)應(yīng)該滿足：Door does not stop in 30 seconds門應(yīng)該不在門應(yīng)該不在30秒內(nèi)停下。秒內(nèi)停下。Should we increase or decrease spring stiffness?應(yīng)該減小還是增加彈簧剛度？應(yīng)該減小還是增加彈簧剛度？Spring stiffness 彈簧剛度彈簧剛度: 1 N/mmDamper Co-efficient阻尼系數(shù)阻尼系數(shù): 5 N (sec/mm)64 2007 SolidWorks Corp

57、. Confidential.Lesson 4: Results Velocity goal is satisfiedDoor stops in 30 seconds速度目標(biāo)滿足門在速度目標(biāo)滿足門在30秒內(nèi)停下秒內(nèi)停下Spring stiffness彈簧剛度彈簧剛度: 2 N/mmDamper Co-efficient阻尼系數(shù)阻尼系數(shù): 10 N (sec/mm)Image courtesy of National Optical Astronomy Observatory, operated by the Association of Universities for Research in

58、 Astronomy, under cooperative agreement with the National Science Foundation.Lesson 5Hatchback Mechanism后尾箱開啟機構(gòu)66 2007 SolidWorks Corp. Confidential.Lesson 5 Topics目標(biāo) Create an Action Only force to simulate 創(chuàng)建一個單作用力并仿真 Change the mass properties of a part 修改零件的質(zhì)量特性 Use Impact forces to control two p

59、arts from interfering each other 使用沖擊力控制零件間的相互干涉67 2007 SolidWorks Corp. Confidential. Affect the dynamic behavior of a mechanism 模仿機構(gòu)的動力學(xué)行為 Do not prohibit or prescribe motion and so do not add or remove degrees-of-freedom from your model. Force Entities力實體 Translational and Torsional Springs 直線和扭轉(zhuǎn)

60、彈簧 Translational and Torsional Dampers 直線和扭轉(zhuǎn)阻尼器 Action-Only Forces/Moments 單作用力/力矩 Action-Reaction Forces/Moments 作用-反作用力/力矩 Impact Forces沖擊力 Flexible Connectors柔性連接 Gravity重力Lesson 5: Forces力68 2007 SolidWorks Corp. Confidential. Force Type力類型Whether the loading is a force or a moment. 載荷是力還是力矩 Loc