基于Solidworks Motion的牛头刨床运动学分析

《基于Solidworks Motion的牛头刨床运动学分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于SolidworksMotion的牛头刨床运动学分析SolidWorksMotion是一个与 SolidWorks 完全集成的虚拟样机的仿真分析系统。可以对复杂的机构进行运动学和动力学仿真，通过数据、图标、动画等表现出机构的速度、加速度、作用力等，可以反映机构的运动特性。本例基于SolidWorks，通过对牛头刨床进行三维建模和运动仿真，分析刨头CD的位移、速度、加速度和机构的行程速度比。一、问题描述牛头刨床机构各个构件几何尺寸如图1所示，已知O1A=2rad/s，求图示位置时刨头CD的速度和加速度。图1 牛头刨床机构力学模型二、解析解根据理论力学知识，首先以A(O1A)为动点，在O1

2、B上固定动系，求出O1B的角速度；再以B（O2B）为动点，在CD上固定动系，求出CD杆的速度。对于加速度也如此操作。最后得到的结果是：三、零件造型及装配3.1创建三维模型根据图1所示尺寸，分别建立杆O1A、杆O2B、套筒、刨头CD的三维模型如图3.1-3.4所示。图3.1 杆O1A图3.2 杆O2B图3.3 套筒图3.4 刨头CD3.2装配牛头刨床新建装配体命名为牛头刨床。依次导入杆O1A、套筒、杆O2B、刨头CD，分别添加配合约束，调整其相对位置后结果如图3.5所示。图3.5 牛头刨床装配体注：在SolidworksMotion中，运动副是建立在装配关系约束的基础上的。因此，正确选择装配

3、约束，是运动仿真成功的重要一步。四、仿真求解4.1 新建运动算例在装配体界面，将“SolidWorksMotion”插件载入，选择布局选项卡中的【运动算例1】，在MotionManager 工具栏中【算例类型】下拉列表中选择【Motion分析】，如图4.1所示图4.1 新建运动算例4.2 添加马达单击“马达”按钮，弹出【马达】属性管理器，选择杆O1A圆孔为马达运动方向，大小设置为19.1RPM（已知O1A=2rad/s=19.1RPM），设置参数如图4.2所示：图4.2 曲柄马达参数设置4.3 仿真求解1）单击“运动算例属性”按钮，设置每秒帧数为40。2）拖动仿真时间长度为3秒，如图4.3

4、所示图4.3 设置帧数及仿真时间3）单击计算按钮，对牛头刨床进行仿真求解。五、仿真结果分析及讨论5.1仿真结果单击“结果和图解”按钮，进行如图5.1所示参数设置，分别选择位移、速度、加速度。生成位移、速度、加速度图解，如图5.2-5.4所示。图5.1 结果处理参数设置图5.2 刨头位移曲线图5.3 刨头速度曲线图5.4 刨头加速度曲线5.2结果对比分析1）分析结果与理论值对比该问题解析解为：从SolidworksMotion仿真得到的仿真解为： 两者一致。可以看出SolidWorksMotion在运动学分析中的求解结果准确度非常高。2）计算机构的行程速度比系数K在该机构中，曲柄O1A的转速

5、为w=2rad/s，因此刨头的运动周期T=2pi/w=3.14。由图5.2可知，1.88s刨头向右运动到右侧极限位置，2.82s到达左侧极限位置。因此该机构回程时间为2.82-1.88=0.94s，工作行程时间为3.14-0.94=2.2s。机构的行程速度比系数为：K=2.2/0.94=2.34K=2.34>1，说明该牛头刨床具有良好的急回特性，工作行程速度慢，有利于保证工件的切削质量，回程速度较快，节约加工时间。从图5.3可以看出，刨头在空回程时速度变化较大，在工作行程时的速度相对较均匀。通过上述分析，可以看出运动学分析对于辅助机构的设计十分重要，而SolidWorksMotion则是一

6、种方便且实用是工具。