运动分析模型

简单机构的建模和分析机构是由多个构件组成，各个构件之间通过运动副连接起来。各个构件之间按照运动关系进行装配，施加驱动以及力的边界条件，对该机构进行动力学求解。通过求解可以得到各个构件的位置、速度、加速度以及构件上的受力。在这个实例中，机构由两个构件组成。通过在滑动体和大地之间建立一个运动副，再在机构上定义一个驱动，求解后可以察看整个机构的运动情况。机构组成如下图所示，红色的套筒代表与大地固定的体，绿色的圆柱代表滑动体。一、 启动 Virtual.lab motion 模块在桌面上双击你的 Virtual.Lab 图标，选择 File Open，找到你保存模型文件的位置，出现如下界面。二、 定义圆柱运动副在定义一个多体运动模型时，有许多可选单元。每个单元都有相关的图标快捷方式，在机构设计平台上都可一一找到。选择哪个单元，相应的按钮就会变亮。在 Virtual.lab motion 中定义一个圆柱副需要选择两根轴，定义的旋转轴都属于相应的体，通过圆柱副相连的两个体能沿轴相互滑动和转动。1、在特征树上双击 Analysis Model 激活机构设计平台。2、点击固定副（Bracket Joint） 右下角的下拉箭头，在下拉出的运动副库中选择圆柱副（Cylindrical Joint） ，弹出如下所示的圆柱运动副定义对话框。对话框说明要完成圆柱副的定义，需要选择两个体，每个体用一根轴代替。在选轴之前我们看到每个选框里都是 No Selection，一旦选择了体，选框会有对应的显示。3、将鼠标指向代表与大地固连的红色套筒，当鼠标移到几何体附近时就会出现一根轴，如下所示当套筒的中心轴高亮度显示时就按下鼠标键选定。马上可以看到在圆柱副定义对话框的 Body1 后面的轴选框就变了。4、将鼠标指向代表滑动体的绿色实体附近，等中心轴高亮度显示后按下鼠标键选定，看到在圆柱副定义对话框的 Body2 后面的轴选框也变了。选择 OK 关闭轴运动副定义对话框，两个构件同时也装配到了一起。三、 在圆柱副上施加一个运动副驱动在圆柱副上施加的运动副驱动，定义这两个用圆柱副装配起来的体的相互之间的轴向运动和绕轴的转动。1、点击 Create Difference Constraint 右下角的箭头，在下拉出的约束库中选择 Create Joint Driver 图标，弹出如下对话框。2、在 Joint 后面的选框里选择 Cylindrical Joint，在 TYPE 后面的选框里选择 REL.TRANS。3、在 Function 后面的选框里点击右键，在下拉菜单中选择 New,弹出如下所示的 TimeLength Function 定义对话框。在 Function Type 选框选择 HARMONIC。这时在详细的模型子结构中Analysis Model Data 下出现一个新的分支 TimeLength Function.1。4、为完成这个函数，需要确定四个参数，其中第一个是系统默认的，它代表两个通过圆柱运动副连接的体在连接点的初始偏移量。第二个参数填 20mm，代表这两个体在轴向有 20mm 的振动位移，第三个参数填 45turn_mn,代表转速。点击 OK 关闭TimeAngle Function 对话框，再点击 OK 关闭 Joint Driver Definition 对话框。四、 求解1、 双击 Analysis Model AnalysisCase.1 下的 Solution Set，弹出 Solution Set 对话框，对各求解参数进行设置。点击OK 关闭 Solution Set 对话框。2、 选择 Compute Solution 按钮进行求解。五、 结果仿真在 Analysis Model AnalysisCase.1 下面选择 Solution Set，点击 Animate 按钮，弹出仿真对话框。点击 Parameters按钮，在采样步长 Sampling Step 填 0.05s，关闭 player parameters 设置对话框，点击 Play Forward 按钮。通过仿真我们可以看到滑动体将沿轴向与套筒（代表大地）发生相对位移。六、 在圆柱副上重新施加一个运动副驱动1、在 Analysis Model Constraints 下双击 Joint Driver.1，弹出Joint Driver 对话框，在 TYPE 选框选择 REL.ANGLE.2、在 Function 后面的选框里点击右键，在下拉菜单中选择 New,弹出 TimeAngle Function 定义对话框，在 Function Type 选框选择 HARMONIC.这时在详细的模型子结构中 Analysis Model Data 下出现一个新的分支 TimeAngle Function.1。3、和上面施加第一个运动副驱动一样，函数的第一个参数为系统默认，第二个参数填 20deg,第三个参数填 45turn_mn.4、点击 OK 关闭 TimeAngle Function 对话框，再点击 OK 关闭Joint Driver Definition 对话框。七、 插入一个新的分析从主菜单选择 Insert New Analysis Case，点击 OK 关闭Analysis Case 对话框，这时在 Analysis Model 下应出现一个新的分支 AnalysisCase.2。八、 运行新的分析双击 Analysis Model AnalysisCase.1 下的 Solution Set，弹出Solution Set 对话框，可以对各求解参数进行设置。点击 OK 关闭Solution Set 对话框。选择 Compute Solution 按钮进行求解。九、 仿真新的分析结果在 Analysis Model AnalysisCase.1 下面选择 Solution Set，点击Animate 按钮，弹出仿真对话框。点击 Parameters 按钮，在采样步长 Sampling Step 填 0.05s。关闭 player parameters 设置对话框，点击 Play Forward 按钮仿真模型。十、 分析结果后处理从机构设计平台中点击运动曲线绘制 按钮，会弹出如下所示的曲线绘制窗口。在左上角 Analysis Case 后面选择 AnalysisCase.2,在曲线图绘制中，X 轴系统自动设为仿真时间，Y 轴自己选择所需结果。在这里Element 后的 Type 项下拉选择 Body，Viriable 后的 Type 项下拉选择Length，在下面就过滤出分析中的可选项。选择 part2(2.1):z，就能在曲线图的 Y 轴上绘出滑动体 slider 在全球坐标中 z 方向（轴向）的任一时刻的位置。完成曲线绘制的设置后，点击曲线创建按钮 ，在右边的plots manager 中我们就可以看到出现了一个新的分支。点击新曲线展示按钮 ，在弹出的 New Function Display 对话框中选择 2D P