ansys機構運動仿真的案例
淺析機構運動仿真分析在機構設計中的作用
首先對UG/ Scenario和機構運動仿真進行簡要介紹，然后以自卸車舉升機構為例，介紹了機構運動仿真分析在機械設計中的方法和技巧。
引言
傳統機械設計總是先制定設計方案，然后再采用理論力學的方法計算其運動學或者動力學特性，而后再進行優化、強度分析及結構設計等。這個過程單就運動學或者動力學特性分析而言，要經過大量的理論分析及計算。本文作者以一汽集團的自卸車舉升機構設計為例，采用UG軟件的運動仿真功能來說明一種運動學或者動力學特性分析的新的設計方法。
1、介紹
機構運動仿真分析，可以實現機械工程中非常復雜、精確的機構運動分析，在實際制造前利用零件的三維數字模型進行機構運動仿真已成為現代CAD工程中的一個重要方向及課題。機構仿真分析所解決的問題有以下幾點：位移、速度、加速度、力，解決零件間干涉、作用力、反作用力等問題。一般說，工程師首先將零件的三維模型建好，其次確定運動零件，并確定各運動零件之間的約束關系，最后利用特定分析軟件進行機構分析，如ADAMS、ANSYS等。其中的關鍵環節為建立零件間約束關系及載荷定義，并求解。
UG軟件是美國EDS公司推出的大型CAD/CAE/CAM軟件，它的運動分析模塊（UG Scenario）是一個模擬仿真分析的設計工具，它是ADAMS軟件的一個子集。它既能進行運動學（Kinematic）分析，又能進行動力學（Dynamic）分析。典型步驟如下：首先將要分析的裝配圖存入一個Scenario文件，確定分析所需構件（LINKS），再建立構件之間的運動副（JOINTS），然后定義整個機構承受的載荷（FORCES），進行機構運動仿真，從中得出所分析的運動副處的位移、速度、加速度及力的數值及特性曲線，為下一步做有限元分析或作強度分析、結構設計、優化設計打下了基礎。
展開 機構運動仿真分析
1.3、創建rigid body
rigid body用于施加轉速，通過旋轉來帶動機構運動。
1.4、創建約束
本例中的約束是在ANSA中完成的，這個因人而異。
二、求解設置
1.1、分析步設置
選擇合適的分析類型，設置好計算時間。
1.2、接觸設置
摩擦系數設置為0.1，選擇合適的接觸類型。
1.3、鉸鏈創建
本例中需要創建很多鉸鏈，具體操作步驟請看視頻。
1.4、重力加速度
施加向下的重力場，用于模擬真實工作環境。
1.5、加載
轉動輪處施加轉速值，并添加幅值曲線，確保計算過程中的收斂性。
1.6、提交計算
三、后處理
1.1、位移云圖
1.2、應力
1.3、速度
1.4、某個節點的速度曲線
四、詳細操作視頻教程網址如下：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15726
展開 ProE機構運動仿真
ProE機構運動仿真
ProE機構運動仿真.doc
結構靜力分析指南.pdf
ProE機構運動仿真
ProE機構運動仿真.doc
結構靜力分析指南.pdf
基于Solid Edge的高級機構運動仿真
本文以單、雙萬向聯軸結機構為例，簡述運用Solid Edge 三維造型和裝配模塊進行機構的裝配、運動模擬及運動分析、動力分析的過程。
在機構設計中，分析輸入/輸出構件運動的相關性是比較困難和繁瑣的，但若能方便地得到輸入/輸出構件及相關中間構件的運動曲線，解決這類問題就會容易許多。
Solid Edge 具有功能強大的三維造型模塊和裝配模塊，而Dynamic Designer/Motion for Solid Edge實現了Dynamic Desinger和Solid Edge的無縫集成，用戶不必離開自己所熟悉的Solid Edge界面，就可以對所設計的裝配體進行運動仿真。
Dynamic Designer產品由Simply Motion、Motion和Professional組成，用戶可以根據設計的復雜程度進行選擇，也可以根據實際應用的情況逐步升級到更高一級的產品。在機構設計中，熟練使用以上模塊，完成零件的三維實體造型，模擬整個機構的裝配，分析裝配干涉情況，進而實現運動模擬、運動干涉分析和動力分析，即可實現機構的精確設計，優化機器的性能和可靠性，從而減少從設計到產品的開發周期。
本文以單、雙萬向聯軸結機構為例，簡述了運用以上模塊進行機構的裝配、運動模擬及運動分析、動力分析的過程。
一、單萬向聯軸結機構的運動分析
圖1是應用Solid Edge的Part模塊制作的十字結、叉軸和支架。在支架的制作中要注意精確定位左右軸孔的位置及角度，以便準確安裝。
圖1 十字結、叉軸和支架的實體造型
圖2為裝配后的單萬向聯軸結，裝配中左右叉軸與支架、十字結的定位關系均為軸對齊、面對齊。
展開 基于Solid Edge的高級機構運動仿真.rar
基于Solid Edge的高級機構運動仿真.part1.rar
基于Solid Edge的高級機構運動仿真.part2.rar
samcef 多體運動機構 仿真一例
Samcef環境中的艙體仿真，此部件有多柔體，復合材料組成。裝配連接主要應用了hinges，spherical及prismatic。艙體為碳纖維材料，分析方法采用隱式非線性。
其中可伸縮的jack為剛體，材料為合金鋼，艙體頂部可開合的為3mm的柔性殼，艙體由三層碳纖維組成。
ADAMS行星齒輪機構運動學及動力學仿真
.-95.0,-30.8
嚙合點6
0.0,144.0,270.0
0.0,80.8,-58.8
添加完運動約束后行星齒輪機構約束簡圖如圖所示
圖2.行星減速器簡化約束圖
2.5 添加驅動和負載扭矩
將J3設置為主動驅動，給予J3恒定的角速度3000°/s，設置的參數如圖3所示。
圖3.添加驅動對話框
2.6 運動學仿真
前面的參數設置完成后，最后只需將仿真時間設置為1s，步數設置為1000步，啟動求解器程序，即可得到仿真圖形。
2.7 仿真結果
1）傳動裝置角速度仿真
經過前面ADMS虛擬樣機建立后，啟動仿真求解程序后，經過一段時間運算后，求解出本文需要仿真的角速度曲線。
a.行星支架運動角速度
b.太陽輪運動角速度
圖4.輸入軸和輸出軸角速度
2）結果對比
行星齒輪減速機構太陽輪和行星支架理論上的減速比為：
其中為傳動比
為行星輪齒數，40
為太陽輪齒數，120
計算得到理論傳動比為2.67
由太陽輪和行星支架角速度曲線計算得到仿真減速比為，可以看出在行星齒輪機構運動學仿真中，仿真結果和理論計算結果高度一致。
3. 動力學仿真
3.1 模型修改
對于行星齒輪機構運動學仿真和動力學仿真之間的區別在于齒輪間相互關系的建立，在運動學仿真中齒輪間靠齒輪副連接，相互之間的運動與理論值高度吻合。
展開 基于SIMPACK的機構運動仿真分析及應用
1 多體動力學仿真軟件簡介
SIMPACK軟件于1985年由德國宇航局(DLR)開
發,并很快在歐洲航天航空領域得到了廣泛的應用。
SIMPACK軟件采用的相對坐標系下完全遞歸算法,是
機械/機電系統運動學/動力學仿真分析的多體動力學
軟件。利用SIMPACK軟件,可以快速建立機械系統和
機電系統的動力學模型,包含關節、約束、各種外力或
相互作用力,并自動形成其動力學方程,然后利用各種
求解方式(如時域積分)得到系統的動態特性或頻域分
析,以預測復雜機械系統整機的運動學/動力學性能和
系統中各零部件所受載荷。由于采用了最新的數學力學方法, SIMPACK軟件
在計算速度極其優異的同時,仍保持了很高的計算精
度和穩定性。SIMPACK的主要應用領域有:汽車、鐵
道(制造商、供應商、設計公司) 、航空航天、國防軍事、
船舶、工程機械、人機工程、電器產品、生物工程和仿生
學及各類通用機械等。
2 SIMPACK的機構運動分析
SIMPACK軟件的機構運動分析部分操作簡單方
便,主要可以實現機構的前期設計、優化、運動仿真、參
數(目標點的位移、速度及加速度等)輸出,曲線繪制
等。能很好地提高機構設計效率,節約成本。其應用
主要體現在以下幾個方面: ①可直接在設計環境中建
立參數化的機構分析模型; ②可根據需要的機械輸出
運動規律設計機構的各輸入參數,以進行運動和力的
研究; ③選擇一個或多個靈敏度參數,使其在一個范圍
內變化,然后檢查輸出結果,并與預期的運動規律比
較,確定產生顯著變化的參數; ④通過指定多個設計參
數和一個目標參數,優化設計,得出最佳方案。................
基于SIMPACK的機構運動仿真分析及應用.pdf
展開 202基于matlab的曲柄滑塊機構的運動學仿真分析 ￥15.5
基于matlab的曲柄滑塊機構的運動學仿真分析，分析各個桿的速度、位移、加速度曲線，以及曲柄滑塊機構的動畫。程序已調通，可直接運行。
210基于matlab的仿真機械四連桿機構運動代碼 ￥12.2
基于matlab的仿真機械四連桿機構運動代碼，包括運動仿真和變量變化分析圖的生成，包括角速度、速度、加速度等曲線。程序已調通，可直接運行。
203基于matlab的曲柄滑塊機構的運動學仿真分析GUI ￥19.89
基于matlab的曲柄滑塊機構的運動學仿真分析GUI，包括《系統仿真與matlab》綜合試題文檔。分析滑塊速度、角速度，曲軸投影長。曲柄滑塊機構的動畫。程序已調通，可直接運行。
基于Ansys WB平臺搖臂機構仿真
作者：圓周率
近日在Ansys WB群內有網友曬出一張gif動態圖，該圖為一個搖臂機構的運動圖（見圖1），從圖中筆者判斷該機構運動是采用ansys經典界面內MPC184單元控制其運動（此時心中不由佩服作者聰聰使用ansys經典界面的能力，原文點擊https://mp.weixin.qq.com/s/qdMjw3zBKpdFvpHRlZmX2Q）。許久以前筆者曾經使用過經典界面的MPC184單元，該單元運動類型有很多，旋轉、平動等等各類機構運動形式都可以在單元內選擇。
圖1 搖臂機構運動圖（摘自網友“聰聰”文章內的截圖）
應其他網友的好奇心，詢問WB平臺是否具有對搖臂機構仿真的能力，故筆者通過此文講述一下如何通過WB平臺對此機構的仿真。
首先從建模開始，筆者采用WB的DesignModeler對本機構建模（如圖2），
圖2 建模圖
在XY平面建立三個草圖（如圖3），分別為十字支架，搖臂OC,搖臂BC及CA（注意：搖臂BC和CA不能為一條直線，必須分成兩段，分別為BC及CA，主要是考慮到OC與ACB的連接，后續mechanical環境設置時C點需要設置旋轉副）。
圖3
下面開始在DesignModeler內概念建模，點擊concept—Lines from Sketches,分別基于剛剛繪制的三個草圖建立Line1、Line2及Line3（注意：建立Line2和Line3時，其Detail View內的operation必須設置成Add frozen，讀者知道這是為什么嗎？如圖4及圖5）。
展開 基于hypermesh與ansys apdl的聯合仿真——如何建立運動副
公眾號為：仿真學習cae，也就是本人頭像，此外還有其他文章可供學習，歡迎關注交流。
基于Ansys Workbench平臺搖臂機構仿真模擬
近日在Ansys WB群內有網友曬出一張gif動態圖，該圖為一個搖臂機構的運動圖（見圖1），從圖中筆者判斷該機構運動是采用ansys經典界面內MPC184單元控制其運動。許久以前筆者曾經使用過經典界面的MPC184單元，該單元運動類型有很多，旋轉、平動等等各類機構運動形式都可以在單元內選擇。
圖1 搖臂機構運動圖
應其他網友的好奇心，詢問WB平臺是否具有對搖臂機構仿真的能力，故筆者通過此文講述一下如何通過WB平臺對此機構的仿真。
首先從建模開始，筆者采用WB的DesignModeler對本機構建模（如圖2），
圖2 建模圖
在XY平面建立三個草圖（如圖3），分別為十字支架，搖臂OC,搖臂BC及CA（注意：搖臂BC和CA不能為一條直線，必須分成兩段，分別為BC及CA，主要是考慮到OC與ACB的連接，后續mechanical環境設置時C點需要設置旋轉副）。
圖3
下面開始在DesignModeler內概念建模，點擊concept—Lines from Sketches,分別基于剛剛繪制的三個草圖建立Line1、Line2及Line3（注意：建立Line2和Line3時，其Detail View內的operation必須設置成Add frozen，讀者知道這是為什么嗎？如圖4及圖5）。
圖4
圖5
現在開始建立此機構的梁截面，點擊concept—cross section—circular，筆者統一使用一個圓截面作為十字支架及兩個搖臂的梁截面，圓半徑各位網友可以根據自己模型的相對大小定制，如圖5。
圖6
最后為三個Line body設置剛剛生成的圓截面。
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