基于Solid Edge的高级机构运动仿真

基于Solid Edge的高级机构运动仿真

在机构设计中，分析输入/输出构件运动的相关性是比较困难和繁琐的，但若能方便地得到输入/输出构件及相关中间构件的运动曲线，解决这类问题就会容易许多。

Solid Edge 具有功能强大的三维造型模块和装配模块，而Dynamic Designer/Motion for Solid Edge实现了Dynamic Desinger和Solid Edge的无缝集成，用户不必离开自己所熟悉的Solid Edge界面，就可以对所设计的装配体进行运动仿真。

Dynamic Designer产品由Simply Motion、Motion和Professional组成，用户可以根据设计的复杂程度进行选择，也可以根据实际应用的情况逐步升级到更高一级的产品。在机构设计中，熟练使用以上模块，完成零件的三维实体造型，模拟整个机构的装配，分析装配干涉情况，进而实现运动模拟、运动干涉分析和动力分析，即可实现机构的精确设计，优化机器的性能和可靠性，从而减少从设计到产品的开发周期。

本文以单、双万向联轴结机构为例，简述了运用以上模块进行机构的装配、运动模拟及运动分析、动力分析的过程。

一、单万向联轴结机构的运动分析

图1是应用Solid Edge的Part模块制作的十字结、叉轴和支架。在支架的制作中要注意精确定位左右轴孔的位置及角度，以便准确安装。

图1 十字结、叉轴和支架的实体造型

图2为装配后的单万向联轴结，装配中左右叉轴与支架、十字结的定位关系均为轴对齐、面对齐。

图2 装配后的单万向联轴结

如果让右侧叉轴作为输入轴并以60r/min匀速旋转，左侧叉轴作为输出轴，由于其输出转速是变速的，在Solid Edge集成的Simply Motion模块中无法对该输出轴进行速度和加速度分析。应用Dynamic Designer/Motion for Solid Edge，在Edge Bar中选中左侧叉轴，单击鼠标右键，选“绘制曲线”→“角速度”→“幅值”，如图3所示；重复上述操作，在Edge Bar中选中左侧叉轴，单击鼠标右键，选“绘制曲线”→“角加速度”→“幅值”，图4为将会出现在操作区中的输出叉轴的角速度和角加速度曲线。

图3 绘制输出曲线的操作

图4 输出曲线

图5为十字轴的角速度、角加速度幅值曲线，我们注意到这两条曲线是叠加在一个图上的，其中双波峰曲线为角加速度幅值曲线。

图5 十字轴输出曲线

二、双万向联轴结机构的运动分析

图6所示为双万向联轴结及其运动分析曲线，左侧图为中间叉轴的角速度、角加速度幅值曲线，右侧图为输入、输出十字轴角速度、角加速度幅值曲线，其中双波峰曲线均为角加速度幅值曲线。进一步分析输入、输出叉轴的角速度和角加速度，可以验证其运动和动力特征是一致的。

图6 双万向联轴结及其运动分析曲线

图7 对比曲线

上述结论的验证是在双万向联轴结输入、输出叉轴在同一平面内且输入、输出角相等的情况下得出的，图7所示的情况与图6雷同，我们可看到其中间叉轴、输入、输出叉轴的角速度、角加速度的幅值及其相位均是相同的。

三、结束语

通过以上的操作，我们可以看到在Solid Edge中嵌入Dynamic Designer/Motion模块后，可方便地绘制出输入构件、输出构件及中间相关构件和各类运动线图，从而方便地实现对复杂机构的运动模拟、运动分析和动力分析，这些对实现机构的优化设计具有重要意义。