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solidworks教程资料:
第3章  接触、弹簧及阻尼简介

学习目标
 
3.1  接触及摩擦
    本章将查看一个抛射器在装载和抛射弹体时的运动情况。木章中的部分零部件并不通过配合或接
头进行连接,但是它们受限于其他零部件。通过定义接触条件并计人零部件之间的摩擦.可以将这些
动态的零部件装配起来。

视频教程如下:



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3.2  实例:抛射器
    手摇曲柄通过传动带和传动带轮驱动抛射器长臂转动到弹体能够装填的位
置。手摇曲柄的运动还会通过一个齿轮传动装置传递到一个触发机构.释放弹
体并允许弹簧将弹体推至弹匣中。
    当松开手摇曲柄时,配重块将使长释发生转动并将弹体抛射出去,如图3-1所示。
抛射器
3.2.1  问题描述
    曲柄转动2.75圈以填充抛射器。齿条的运动将触动扳机,并将弹体送入弹
匣中。装置将转动长臂,并在配重块的作用下将弹体从长臂中抛射出去。需要
确定转动曲轴和装载弹体所需的力矩,并确定加载弹簧的位移、速度和力。
3.2.2  关键步骤
    ·建立一个运动算例:这将是一个全新的运动算例。
    ·应用摩擦:将添加摩擦至已有的配合中。
    ·应用接触:将接触添加至动态零部件中。
    ·添加一个弹簧:并不需要在运动仿真中使用一个弹簧模型,只需创建一个能从数学上代表弹黄
      的运动单元。
    ·应用引力:抛射器的操作是在标准重力环境下进行的。
    ·计算仿真
    ·图解显示结果:将创建多个图解,显示所需的力矩和能量。
操作步骤
模型细节齿轮齿条传动
步骤3
齿条接触到释放机构定义马达
局部细节
步骤6
步骤7
模型细节
3.2.3  检查干涉
    利用solidworks的干涉检查工具虽然可以检查零部件之间的干涉,但却只能检查零部件一个静态
位置的干涉。而在Solidworks Moion中.却可以在每个零部件的运动轨迹中进行干涉检查。
知识卡片步骤10
 
3.3  接触
    多个实体或曲线之间可以定义接触来防止其相互穿透。这里只学习如何定义固体间的接触.并讨
论摩擦。而对接触的定义及其参数更详细的讨论,将安排在后面的章节进行。
知识卡片步骤12步骤13
 
3.4接触组
    实体之间的接触可以有多个分开定义(每个定义只针对两个实体),也可以通过一个或几个定义来
包含所有实体。后者将考虑所有所选实休之间的接触,这样就自动生成了多个接触对。这个过程很容
易定义.但也要考虑到在获取所有接触对时,可能对计算的要求较高。
    带接触组的接触定义会忽略组中零件之间的接触,但是会考虑各种组合的实体对与组之问的接触.
有可能最多定义两个接触组。
知识卡片步骤15提示
 
3.5  接触摩擦
    当定义接触时,有三个取决于模型的摩擦选项可供使用:
    ·静态摩擦
    ·动态摩擦
    ·无。
    一旦用户决定了在接触中采用的摩擦类型,则必须评估其速度和摩擦因数。库仑摩擦力是基于静
摩擦因数和动摩擦因数这两个不同的因数计算的。
知识卡片步骤16提示
 
3.6  平移弹簧
    平移弹簧表现的是与位移相关的力作用在两个零件中,而且这两个零件沿
特定方向有一定距离。
    当定义一个弹簧时,用户能够很容易地改变力与位移的相关性,即通过从
列表中选择函数类型将线性更改为其他预定义的关系。这使得用户可以选择力与位
移的关系。solidworks motion支持下列力与位移的关系:
    x,x²,x3,x4,1/x,1/x²,1/x3
    用户可以指定弹簧在两个零件之间的位置。solid-Works Motion是基于两个零件的
相对位移来计算弹簧弹力、弹簧刚度以及自由长度的,如图3一14所示。
    当弹簧弹力为负值时,弹簧相对于自由长度而言处于拉伸状态。
平移弹簧
提示
弹簧弹力的大小和刚度和初始力有关,弹黄关系式如下
                                F=一k(x一xo)n+Fo
式中  x——定义弹簧的两个位置之间的距离;
      k——弹黄的刚度系数(总是>0)
      Fo——弹簧的参考力(预载荷);
      n——弹性常数(例如,如果弹簧弹力=kx²,则n=2。弹性常数n的有效值有:-4、-3、-2、-1、
          l、2、3、4);
      xo——参考长度(在预载荷下总是大于0)。
    ·同向的力会使两个零件产生排斥。
    ·异向的力会使两个零件相互吸引。
提示
 
3.7  平移阻尼
    平移阻尼被认为是一个阻抗单元.用来“平滑”外力造成的振荡。通常情况下,阻尼通过和弹黄
一起使用来“抑制”任何由弹簧产生的振荡或振动。
    实体乃至弹簧都内含结构阻尼,而且可以使用阻尼单元来替代。一个阻尼所产生的力取决于两个
确定端点之间的瞬时速度矢量。
提示
    对平移阻尼单元而言.力的方程式预定义为F=cxvn,其中c为预定义的阻尼系
数,v为两个端点之间的相对速度,n为指数。例如,若阻尼力=-cv²,则n=2(有
效选项为-4、-3、-2、-l、l、2、3、4),如图3-15所示。
平移阻尼
知识卡片步骤17
弹簧位置步骤18
 
3.8  后处理
 仿真既然已经计算完毕,便可以针对一些感兴趣的不同参数来生成图解。
步骤21步骤22步骤24步骤26
 
3.9 带摩擦的分析(选做)
    在这一部分中将研究接触摩擦对弹体运动的影响,将使用刚做过的算例,在弹体和弹匣之
间添加摩擦。
步骤27
 
3.10 总结
    本章分析了抛射器装配体,转动长臂至弹体可以装填的位置.然后释放长臂以发射弹体。还使用
并详细讲解了下列特征:旅于时间的干涉检查.弹簧和阻尼的定义,实体接触和接触组的定义。由干
接触设置的参数是第4章的内容,本章只介绍到定义带摩擦的接触这个步骤。我们还介绍和演示了静
态和动态这两种摩擦。这个装配体还使用了多个齿轮配合。
练习3-l  甲虫
    在本练习中将使用一个带振荡马达的机械甲虫来演示摩擦对零件运动的影响,
如图3一4所示。练习中将运行两次这个算例,第一次不考虑摩擦,第二次则考虑
摩擦。
    本练习将应用以下技术:
    ·接触摩擦
甲虫模型
操作步骤步骤7
总结
在本练习中,我们分析了一个小装配休.其卞要目的是想观察摩擦对模型运动的影响。在没有摩
擦的情况下,甲虫装配体不会移动,添加摩擦更加贴近于现实,甲虫也会沿着平板持续移动。
 
练习3-2  关门器
    在学校或办公室等公共建筑设施内的门上,通常装有关门器.以确保门在打开后会自动
关闭。为了保证门不被过快地关闭,在关门器的内部添加了一个弹簧阻尼,如图3一7所示。
关门器的分析
    在本练习中.将使用MotionManager对关门器添加一个内部弹簧和阻尼。然后使用
SolidWorks Motion来生成图解,显示弹簧和阻尼对门的运动所产生的影响.并通过调节参
数来达到所需的结果。
    本练习将应用以下技术:
    ·平移弹簧
    ·平移阻尼
关门器
操作步骤定义弹簧提示
查看图解1
步骤9查看图解2
    结论
    从两个仿真的数据来看,我们可以得出结论:选择恰当的弹簧和阻尼常数,可以使门按预期关闭.
不会产生突然关闭的现象。
    总结
    本练习中我们分析了一个关门器的装配体。主要日标是练习定义弹簧和阻尼常数来模拟关门的运
动.以找到最佳的弹簧和阻尼参数来使门缓缓关闭,且不会穿过门框。

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