連桿機(jī)構(gòu)在SolidWorks中的運(yùn)動(dòng)分析與仿真
隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)仿真已成為現(xiàn)代機(jī)構(gòu)學(xué)重要的科研手段,它在可行性論證、工程設(shè)計(jì)和尋求最佳方案等方面發(fā)揮著重要作用,因而為機(jī)構(gòu)仿真提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)來(lái)源的運(yùn)動(dòng)分析也顯得尤為重要。目前,國(guó)外機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析方面的軟件在人機(jī)交互、圖形圖像處理和可視化方面做的比較好,但在運(yùn)動(dòng)分析時(shí)一般采用非線性方程組迭代求解,速度慢,特別是對(duì)于比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)就更慢,有時(shí)甚至不能收斂;國(guó)內(nèi)這方面的軟件在運(yùn)動(dòng)分析及受力分析方法方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平,但大多是用二維符號(hào)表示傳動(dòng)類型和機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型,一般也僅著眼于數(shù)值計(jì)算,缺乏與三維CAD技術(shù)的緊密結(jié)合,不適合一般工程技術(shù)人員使用! ∷哉f(shuō)以強(qiáng)大的三維實(shí)體造型軟件為支撐軟件結(jié)合國(guó)內(nèi)先進(jìn)的分析方法,開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的連桿機(jī)構(gòu)參數(shù)化實(shí)體運(yùn)動(dòng)分析和仿真系統(tǒng)是十分有意義的。文中采用的軟件平臺(tái)是SolidWorks,分析理論采用型轉(zhuǎn)化理論和廣義型轉(zhuǎn)化理論。 l]>!`'sJL 1連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析與仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) V^WQ6G1 系統(tǒng)具備對(duì)由轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副等連接而成的連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維參數(shù)化實(shí)體建模、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析以及動(dòng)態(tài)仿真的功能(見(jiàn)圖1) m&ZJqsZIL pKYLAt+^>
 K"I{\/x@ 1sMV`qv> 1.1參數(shù)化構(gòu)件庫(kù)的建立及實(shí)體裝配 Sy:K:Z|[U fGo_NB 為了實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的快速建模和避免重復(fù)性工作,建立了一些常用構(gòu)件的三維參數(shù)化模板庫(kù).用戶可以在特征模板中查詢和調(diào)用各種構(gòu)件模型(如圖2).構(gòu)件建模時(shí)應(yīng)充分利用SolidWorks提供的16種幾何約束關(guān)系,以得到各種特征之間的幾何約束關(guān)系. 9?!u2 o *.,8,e8Vq
3U>S]#5} `43vxcMg SolidWorks中的配合是基于特征的,而機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件是通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接的,因此,裝配時(shí)構(gòu)件之間的配合特征要體現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)副的類塑特性.圖3說(shuō)明了轉(zhuǎn)動(dòng)副的定義過(guò)程. @21u I{ 4a1BGNI%SW
|&(H^<+Xp I,w^?o 1. 2裝配信息的提取與轉(zhuǎn)化 [e1\A&T 在SolidWorks環(huán)境中裝配好的機(jī)構(gòu)并不能直接用于機(jī)構(gòu)分析,必須提取出裝配體的配合特征信息,并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)構(gòu)分解與分析所需要的拓?fù)湫畔⒑徒Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù). pj j}K 通過(guò)遍歷所有配合特征,得到配合特征的名稱和兩個(gè)配合構(gòu)件的名稱.裝配信息向拓?fù)湫畔⒌霓D(zhuǎn)化是以構(gòu)件的名稱為索引通過(guò)遍歷裝配特征信息鏈表實(shí)現(xiàn)的.首先通過(guò)SolidWorks API提供的方法遍歷裝配體,得到固定構(gòu)件(即機(jī)架)名稱.然后以機(jī)架名稱為索引遍歷鏈表,找到與機(jī)架相連的構(gòu)件名稱"Partl<1>",并為其編號(hào);再次以"Partl <1>"為索引遍歷鏈表,…,依次類推,所有構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副被按序編號(hào),從而得到機(jī)構(gòu)的拓?fù)湫畔? JqQ3C}z 1. 3結(jié)構(gòu)分解及型轉(zhuǎn)化單元的分析模型 [ns&Y0Y`t 識(shí)別出結(jié)構(gòu)分解所需要的信息后,結(jié)構(gòu)分解路線的優(yōu)選原則將機(jī)構(gòu)分解為機(jī)架、主動(dòng)件和有序單元組(虛擬單構(gòu)件、雙桿組、約束單構(gòu)件).型轉(zhuǎn)化單元共有37種,其數(shù)學(xué)模型可以歸納為26種.因此,構(gòu)造一個(gè)單元基類CUnit來(lái)定義型轉(zhuǎn)化單元運(yùn)動(dòng)分析的共同屬性和方法,再?gòu)膯卧愔信缮龈鞣N單元類對(duì)象.通過(guò)基類中虛函數(shù)的定義,引人多態(tài)機(jī)制,便于程序擴(kuò)充. 7Z
VVR*n| 1.3運(yùn)動(dòng)分析與仿真的實(shí)現(xiàn) zK,~
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