搜索了解運動模擬(五)現實示例
2013-06-08 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
今天,由于機械產品日漸復雜,不斷加劇的競爭加快了新設計方案投入市場的速度,工程師們越來越迫切地感到必須使模擬超出FEA的局限范圍。除了使用FEA模擬結構性能外,工程師還需要在構建物理原型之前確定新產品的運動學和動力學性能。
作者: COSMOS 來源: COSMOS
關鍵字: 運動模擬 FEA 機構分析 動力學性能
現實示例
Tigercat
Tigercat是生產集材機、自動集材機和伐木-集材機的領先制造商,它使用SolidWorks 設計了伐木-集材機頭(如圖23 所示)。當時,該公司的工程師使用COSMOSMotion 和COSMOSWorks 模擬了這種伐木-集材機頭的功能。Tigercat 稱,對此復雜機構的運動、動力和應力的模擬降低了經驗性測試要求,只需要一個原型。原型測試完全證實了模擬所得出的結果。
圖23位于安大略湖畔布蘭德福特(Brandford) 市的Tigercat 所制造的伐木-集材機的伐木頭是使用SolidWorks 設計的,并且使用COSMOSMotion 和COSMOSWorks 進行了模擬。
FANUC Robotics America Inc.
FANUC Robotics發(fā)明了一種廣泛應用的自動生產線,這種生產線可以幫助多種行業(yè)中的客戶在制造過程中充分利用人力資源、降低成本、提高質量并最大限度地避免浪費。為了能讓客戶享受這些好處,FANUC 制造了多種尺寸的自動工具(如圖24 所示),客戶需要根據自己的具體運用情況選擇合適的尺寸。他們可以通過具體的工具路徑來分析機械性能,而使用COSMOSMotion 進行模擬可以大大簡化此類分析和選擇過程。
圖24這種工業(yè)機器人是由位于美國密歇根州羅切斯特山的FANUC RoboticsAmerica 公司研制的。
Ward Machine Tool負責設計和制造用于鋁制輪轂、旋轉傳動器和專業(yè)加工夾具的定制車床卡盤。Ward 的工程師設計了一些以前從未有過的定制產品,他們發(fā)現在進行制造之前驗證新的設計是否可行是必不可少的一個環(huán)節(jié)。例如,該公司在開發(fā)和測試雙啟動/多范圍鋁制輪轂車床卡盤(如圖25 所示)的過程中未進行任何物理原型測試。Ward 稱,通過使用SolidWorks 和COSMOSMotion,公司大約節(jié)約了45,000 美元的成本,并且測試時間縮短到僅為原來設計與測試過程的10%。
圖25位于密歇根州Fowlerville 的Ward Machine Tool 設計并模擬了車床卡盤。
Syncroness
Syncroness 是一家產品開發(fā)機構,它與客戶緊密合作開發(fā)了從健身器材到激光系統(tǒng)等多種不同的產品。Synchroness 同時使用了COSMOSMotion 和COSMOSWorks 來優(yōu)化剪刀式升降機的四連桿系統(tǒng)(如圖26所示)。根據Syncroness 的經驗來看,幾乎不必進行培訓,工程團隊便能進行運動模擬,并且不需要停下升降機進行試驗。Syncroness 稱,通過使用模擬,他們可以執(zhí)行快速設計迭代,并可為客戶提供優(yōu)質的可視化工具?？偠灾?使用模擬對于成功地設計解決方案至關重要。
圖26該升降平臺是由位于美國科羅拉多州威斯敏斯特的Syncroness 設計的,所用設計工具是SolidWorks、COSMOSMotion 和COSMOSWorks。
附錄1:剛性實體運動
如果物體在運動過程中不會產生變形,我們則稱之為具有剛性實體運動或剛性實體模式。我們將具有剛性實體運動的物體歸類為機構。
圖27 顯示了一個球形接頭?；w不可移動。這種接頭具有三種剛性實體運動,因為它可以在三個獨立的方向上移動或旋轉,而不會發(fā)生變形。有三個獨立的變量(又稱自由度)可用來描述此機構的位置。
圖27圖中所示的球形接頭機構是一個具有三種剛性實體運動的運動對。
圖28 描述的是一個在不可移動底盤上滑動的板盤。此機構也具有三種剛性實體運動,因為滑動板盤可以在兩個方向上平移,并且可以在一個方向上旋轉,而不會發(fā)生任何變形。同樣,需要三個自由度描述此機構的位置。
圖28此滑動板盤機構具有三種剛性實體運動。
附錄2 : 運動模擬和F E A 的比較振動模式需要利用FEA 進行分析,而非運動模擬。
圖29 所示的四連桿具有一種剛性實體運動。只需使用一個獨立的變量(如任一連接裝置的角度位置)便可描述整個機構的位置。請注意,合葉銷可能具有局部剛性實體運動,即圍繞銷釘軸旋轉和/或沿銷釘軸滑動,這取決于軀體的合葉設計。
圖29該機構中任一連接裝置的角度位置都可定義整個機構的位置。此機構具有一種剛性實體運動。
圖中所示的三種機構也都有可能由于變形而具有三個自由度。這稱為“彈性模式”。例如,在四連桿中,每一個獨立的連接裝置都可以在振動的同時執(zhí)行運動。振動模式需要利用FEA 進行分析,而非運動模擬。
運動模擬和FEA 互相補充,并且其各自涵蓋的內容可能會有重疊,如下表所示:
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