机械系统仿真课程设计任务书.docx

1、机械系统仿真课程设计任务书机械系统仿真SIMULATIONS OF MECHANINICAL SYSTEM 一-机械系统仿真课程设计任务书二-平面四杆机构的运动学仿真三-曲柄滑块机构运动与动力学仿真四-配气凸轮机构运动与动力学仿真五-总结机械系统仿真课程设计任务书学院名称： 机械设计制造及其自动化 专 业： 机械设计 年 级： 09级 学生姓名： 肖琦治 学 号： * * * 1设计题目 典型机械机构仿真分析（参数K*360+学号后三位 K=2，）2主要内容 图1 平面四杆机构 图2 曲柄滑块机构 图3 配气凸轮机构3具体要求（1） 完成上述机构的运动仿真（运动参数：Angular Veloc

2、ity = 827 deg/s）；（2） 仿真结果包括：运动轨迹、速度、加速度、运动副反力及驱动力矩等；4推荐参考资料1 张晋西. Solidworks及COSMOSMotion机械系统仿真.北京：清华大学出版社，2007指导教师 签名日期 2011 年 12 月 7 日系 主 任 审核日期 2011 年 12 月 7 日 摘 要本课程设计是机械仿真课程设计，所采用的软件技术是Solidworks下的cosmos三维仿真模块。随着时代的进步，社会的发展，机械仿真在工业上的应用越来越广泛，尤其是Solidworks深受大家的喜爱，所以本次要通过对平面四杆的仿真、曲柄滑块机构的仿真以及配气凸轮机构

3、的仿真来学习机械仿真软件的使用方法和技巧，用所学到的知识来解释现实中的问题 关键字：机械仿真 Solidworks 软件使用引 言 随着时代的进步，社会的发展，机械仿真分析在工业上的应用越来越广泛。作为机械专业的学生，学习机械仿真技术知识是非常有用的，但我们缺少将实际与理论两者组合在一起使用，形成了一个完整的系统学习。机械仿真是一门恰好把两者结合起来的学科，学习机械仿真有助于我们了解现实中机械的运转情况。而起不需要实际的器件，就可以模拟出真实的运行结果，解决了机械方面实验的一大难题。所以这是一门值得学习的知识。机 构 仿 真平面四杆机构的运动学仿真 具体要求对平面四杆杆机构进行运动学仿真，绘制

4、曲柄，连杆，摇杆质心位置处的运动轨迹、速度和加速度，绘制主运动副处的驱动力/力矩。（1）启动Solidworks2006SPO软件（2）。打开模型 在Solidworks软件中打开平面机构的装备模型。操作如下图： （3）机构仿真单击上图中管理器的Motion按钮进行仿真（4）定义可动的固定的零件 定义机构的可动的和固定的零件具体操作如下： 若要设置股东的零件“Ground Parts”,则用鼠标选中右边框下的机架1并按住鼠标拖动到“Ground Parts”处释放。 （5）运动副定义和属性设置 （6）机构运动仿真 单击工具栏中的运行按钮，机构开始仿真，仿真过程中观察机构的运动关系是否正确，是否

5、达到要求的运动状态。（7）仿真后处理仿真完成后，需要采集的仿真结果有机构各构件的位移，速度和加速度以及机构各运动副反力/力矩和机构的驱动力/力矩曲柄Part-1数据如下：选择“CMAcceleration”则可绘制“part-1”质心处“X、Y、Z”三个方向的加速度如图2.20所示。选择“CMPosition”绘制“part-1曲柄”质心处“X、Y、Z”三个方向的位移如上图所示选择“CMVelocity”则可绘制“part-1”质心处“X、Y、Z”三个方向的速度如上图所示。Revolute1数据及仿真结果： Revolute2数据： Revolute3数据; 曲柄滑块机构运动与动力学仿真 软件

6、操作步骤如平面四杆机构，选择零件Collar-1，Link-1为代表零件，仿真结束后，利用“plot”来绘制这三个零件的位移，速度，加速度图。图如下 Link-1数据 主动构件Coincidengt8数据： 配气凸轮机构运动与动力学仿真 操作步骤如以上两个零件，但需要在rocker-1和valve-1交点处，以及camshaft-1和rocker-1处设置两个曲线碰撞两个运动仿真设置。以及添加弹簧（spring）.首先，右键Constraints,选择Add Curve/Curve Contact,将弹出对话框设置成如下形式： （1）Cv/cv rocker-1与valve-1设置 （2）Cv

7、/cv camshaft-1与rocker-1设置（3）Spring设置添加弹簧，右键Spring ,选择添加，之后选择3D模型上起始点，之后单击Apply应用.由于如果运动参数和上两个零件设置相同，那么，配气凸轮将只运行一个很小的距离， 选择valve-1,rocker-1,camcraft-1为代表零件，可得以下截图: Camshaft-1: Rocker-1数据 Revolute 数据： 总 结 机械仿真是机械方面比较有用的一门选修课，开设这门课可以为理解、应用和设计机械提供技术和方法支持，为后续课程的学习提供重要思想和方法基础。同时对于学生逻辑思维培养和机械设计思想体系的简历有着重要的

8、影响 通过本课程的课程设计，使我们达到以下的基本要求： 1 能初步掌握SolidWorks基本用法和技巧 2 能够进行机构的简单仿真并能够得到参数图像 3 较强的实习，实践能力 4 较强的分析问题，解决问题的能力对于我们这次上机所使用的SolidWorks虚拟原型机仿真工具。COSMOSMotion是用于SolidWorks的最流行的虚拟原型机仿真工具，可以确保设计在实现前可以正确工作。COSMOSMotion使我们可以调整马达、驱动器的尺寸，确定能量消耗情况，设计联动布局，模拟凸轮运动，了解齿轮传动，调整弹簧/减震器的尺寸，确定接触零件的动作方式等。该软件可以大幅降低物理原型机仿真成本，缩短

9、开发时间。COSMOSMotion可将物理运动与Solidworks中的装配体信息相结合，例如：创建各种复合运动副，课代表铰链，螺纹副，球面副，圆柱副，平面副和万向节副等各种条件；在设计驱动器时使用纯正向力来控制加速度和速度以及表现正向/反向作用力和力矩。而COSMOSMotion软件的强大之处更体现在它可以再同一个图表中绘制多个XY坐标图，可以显示运动副位置处位移，速度，加速度以及力矢量，可以在模拟过程中显示实体上任意一点的轨迹并在Solidworks零件上直接生成参考曲线。在以上三个零件中我已经介绍到简单的应用，由此可以看出来此软件的可操作性以及简单简便的操作方法。在平面四杆机构和曲柄滑块

10、机构的操作过程中，主要是进行简单的零件分析，哪些是固定零件，哪些是运动零件，以及各种运动副的存在，这些简单的运动副可以由系统进行智能分析，而我们只需要在仿真运动后进行验证就可以了；对于第三个配气凸轮结构，稍微麻烦些，需要我们自己添加两个曲线碰撞点，在选择碰撞点的时候，避免选择错误，可以先将相碰的两个零件周边曲线都选上，之后系统会自动选取正确的两个，而对于弹簧的添加，则需要放大模型，找到正确的起始点，配置好长度以及弹性，这样才不会影响零件的正常运动，从而生成正确的运动曲线。由所截XY曲线图可知，当零件在XY平面运动时，Z图为一条直线或不存在，同理，当零件在YZ平面运动时，X图为一条直线或不存在，依次类推。对于日益趋向计算机模拟的时代，掌握好机械仿真的技术，可以方便我们设计制造，不仅可以大幅缩短设计时间同时也减少了成本的消耗。