实验十一：COSMOSMotion机构运动仿真分析实验.doc

机械CAD/CAM实验报告 姓 名 学号 日期 指导老师 评分 实验题目 COSMOSMotion机构运动仿真分析实验 一、实验目的1、初步掌握COSMOSMotion机构运动仿真分析的基本方法及流程。2、能分析机构零部件的质心加速度、角加速度、瞬时速度、动量、动能等运动几何关系数据并输出数据表格及曲线图等。二、练习 1设计意图分析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正确工作。COSMOSMotion能够调整马达/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。通过确定各种相关因素（如能量消耗、运动零件之间的干涉），有助于确定设计方案是否会失效、零件将在何时断裂以及它们是否存在安全隐患。该软件令客户可以大幅降低物理原型机仿真的成本，缩短产品开发时间。2主要实验步骤（以平面四杆机构的仿真分析为例）在Solidworks中打开平面四杆机构的装配模型。如图2.1、2.2所示图2.1 打开文件图2.2 平面四杆机构的装配模型机构仿真单击图2.2中管理器的按钮进行仿真，管理器发生变化如图2.3所示。图2.3 Motion管理器定义可动的和固定的零件，如图2.4所示图2.4 定义后可动与固定的菜单定义完成机构的可动的和固定的零件，此时图形显示区所显示的机构变成如图2.5所示的情形。图中用相应的图表显示了机构构件连接的运动副形式和构件的重心位置，这样机构定义已全部完成。图2.5 定义后的图像运动副定义和属性设置展开如图2.6中的“Joins”所示界面上可对机构的运动副进行一些设置和定义。这些是从SolidWorks中映射的约束，我们不必添加任何约束。因此可不对机构的运动副作定义由系统自动完成。 图2.6 Joints菜单机构的运动定义展开“Revolute”如图2.6所示，选取“Revolute2”由“机架-1”和“摇杆-1”所组成的运动副。此时需要在右边选项中进行设置。右键单击“Revolute2”将弹出如图2.7所示的对话框，其中设置如下：图2.7 定义驱动的motion菜单在“Motion ”处选择“Rotate Z”，因为平面四杆机构绕其Z轴旋转。在“Motion Type”处选择“Velocity”。在 “Function”处设置“Constant”。在 “Angular Velocity”处设置“360”，即机构的指定角速度约束为360 deg/sec 。完成上述设置后，单击“Apply”保存设置。设置完成后“机架-1”和“摇杆-1”连接处出现如图2.8所示箭头，说明定义成功。图2.8 定义驱动后的图像效果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，是否达到要求的运动状态。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。而且需要绘制“连杆-1”和“摇杆-1”的运动参数，具体操作如下：选择弹出菜单中的“Plot”，则弹出供用户选择绘制的参数如图2.9。如选择“CM Position”则可绘制“连杆-1”质心处“X、Y、Z”三个方向的位移如图2.10所示。如选择“CM Velocity”则可绘制“连杆-1”质心处“X、Y、Z”三个方向的速度如图2.11所示。如选择“CM Acceleration”则可绘制“连杆-1”质心处“X、Y、Z”三个方向的加速度如图2.12所示。在“Motion”管理器中选中“Revolute”，选择弹出菜单中的“Plot”，则弹出供用户选择绘制的参数，此处可绘制机构的主运动副的驱动力/力矩如图2.13所示，也可绘制该运动副的反力和反力矩如图2.14所示。 图2.9 plot的下拉菜单图2.13 机构的主运动副的驱动力/力矩图2.14 机构的主运动副的反力/力矩同上选择弹出菜单中的“Plot”，绘制“摇杆-1”质心处“X、Y、Z”三个方向的位移如图2.15所示；“摇杆-1”质心处“X、Y、Z”三个方向的速度如图2.16所示。“摇杆-1”质心处“X、Y、Z”三个方向的加速度如图2.17所示。3实验结果（附图） 图2.10 连杆-1质心处X、Y、Z方向的位移 图2.11 连杆-1质心处X、Y、Z方向的