畢業(yè)論文可調(diào)式行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和建模-資料下載頁
2025-06-28 11:13本頁面
【正文】 的后續(xù)宣傳和形象傳遞，如海報(bào)、說明書、產(chǎn)品的仿真動(dòng)畫等，特別是如何使機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)態(tài)運(yùn)作符合其實(shí)際的工作規(guī)律，并且把這種視像記錄下來，這一技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)過程中正占據(jù)著越來越重要的地位。機(jī)械產(chǎn)品的三維仿真動(dòng)畫在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、加工制造和產(chǎn)品營(yíng)銷中都具有現(xiàn)實(shí)意義。不同客戶對(duì)同一產(chǎn)品的要求有時(shí)會(huì)不一樣，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)要反復(fù)修改實(shí)物樣品或制造多個(gè)實(shí)物樣品，周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，動(dòng)態(tài)仿真可以根據(jù)客戶的修改意見把產(chǎn)品逼真、直觀地模擬演示出來，得到客戶確認(rèn)后再實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)。在加工制造環(huán)節(jié)中，動(dòng)態(tài)仿真可以進(jìn)行直觀的全方位動(dòng)態(tài)視頻演示。因此，制作機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)畫仿真不僅可以縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，同時(shí)也增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力以及與客戶的親和力，方便產(chǎn)品推廣和技術(shù)交流。機(jī)械產(chǎn)品零部件的三維實(shí)體建模與裝配是實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫仿真的基礎(chǔ)和前提。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)而言，單純的零件沒有實(shí)際意義，必須裝配成完整部件或機(jī)器實(shí)體。裝配不僅是表達(dá)零件之間的配合關(guān)系，也是運(yùn)動(dòng)分析、干涉檢查和實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的基礎(chǔ)。裝配的方法是將準(zhǔn)備好的零件逐一插入裝配體文件，并依次添加零件之間的配合關(guān)系。在SolidWorks中系統(tǒng)默認(rèn)第一個(gè)插入的零件是固定的，以作為其它零件裝配的基礎(chǔ)和參考，因此必須仔細(xì)考慮第一個(gè)零件的插入，一般選擇產(chǎn)品的支架、底座等主要零件作為第一零件。目前可以完成機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)態(tài)仿真的三維軟件很多，比較常用的有SolidWorks、Pro/E、UG、Matlab等。性價(jià)比較高，設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)單方便的莫過于SolidWorks了。SolidWorks是在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的一款功能強(qiáng)大的中高端三維CAD軟件，具有超動(dòng)感的用戶操作界面和獨(dú)到的特征管理樹，智能化的裝配功能和動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)模擬等特色，而且操作簡(jiǎn)單，易學(xué)易用。SolidWorks軟件還集成了很多應(yīng)用插件，如圖1所示，啟用COSMOSMotion插件，秉承SolidWorks一貫的簡(jiǎn)便易用的風(fēng)格，可以很方便的生成形象逼真的機(jī)械產(chǎn)品演示畫，讓原先呆板的設(shè)計(jì)成品動(dòng)起來，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能展示。COSMOSMotion插件集成于SolidWorks軟件中，并且與SolidWorks軟件實(shí)現(xiàn)無縫連接。COSMOS Motion插件是一個(gè)較強(qiáng)大的裝配分析與仿真模塊，通過它進(jìn)行行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫仿真時(shí)，能夠精確地得到行走機(jī)構(gòu)各個(gè)零部件的速度、位移、是否干涉等運(yùn)動(dòng)情況。圖1 插件對(duì)話框SolidWorks軟件通過生成裝配體的爆炸視圖實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品拆裝的動(dòng)態(tài)仿真。建立爆炸視圖有自動(dòng)爆炸和手動(dòng)爆炸兩種方式。自動(dòng)爆炸可以自動(dòng)分解零部件，但要受裝配順序的影響。為了準(zhǔn)確展現(xiàn)產(chǎn)品的拆裝關(guān)系，可以采用手動(dòng)爆炸方式，合理靈活地選擇零件的爆炸順序、爆炸方向和爆炸距離。方法如下：?jiǎn)螕糁鞑藛沃械?插入/爆炸視命令，打開/爆炸屬性管理器，如圖2所示。在裝配體上單擊要爆炸的零件，此時(shí)裝配體中被選中的零件以高亮顯示，同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)設(shè)置移動(dòng)方向的坐標(biāo),單擊坐標(biāo)上的箭頭，確定爆炸方向。然后在/爆炸屬性管理器中的/設(shè)定面板中輸入爆炸距離，單擊/應(yīng)用按鈕,預(yù)覽爆炸效果，調(diào)整滿意后單擊/完成，至此第一個(gè)零件爆炸結(jié)束。重復(fù)上述步驟，逐一生成每個(gè)零件的爆炸操作。圖2 爆炸屬性管理器在前面已經(jīng)給行走機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)幾何建模的基礎(chǔ)上，COSMOSMotion仿真模塊對(duì)行走機(jī)構(gòu)裝配仿真主要分為以下幾個(gè)步驟，如圖3所示。添加約束Solidworks各零件的建模COSMOSMotion裝配仿真Solidworks整機(jī)裝配相關(guān)結(jié)論，得到仿真結(jié)果結(jié)束與實(shí)際相符？圖3 行走機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)仿真過程 行走機(jī)構(gòu)裝配仿真過程具體實(shí)施步驟：①確定行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)零部件與靜止零部件，將鉸鏈設(shè)為靜止零部件，其他的部件設(shè)置為運(yùn)動(dòng)部件；②生成約束，COSMOSMotion提供旋轉(zhuǎn)副、球副、平移副、圓柱副、固定約束萬向節(jié)等約束副，行走機(jī)構(gòu)機(jī)座在整個(gè)裝配過程中就將相應(yīng)的約束副自動(dòng)添加到模型中了③爆炸和解除爆炸仿真，加載運(yùn)動(dòng)，行走機(jī)構(gòu)爆炸動(dòng)畫仿真要求實(shí)現(xiàn)各零部件清晰準(zhǔn)確裝配。爆炸動(dòng)畫的制作步驟：?jiǎn)螕魟?dòng)畫向?qū)О粹o，如圖4所示，即出現(xiàn)動(dòng)畫向?qū)?duì)話框，如圖5所示，按提示操作即可實(shí)現(xiàn)爆炸動(dòng)畫和解除爆炸動(dòng)畫的制作。單擊/模擬工具欄中的/計(jì)算模擬按鈕，如圖6所示，即可開始爆炸動(dòng)畫仿真，然后單擊/模擬工具欄中的/停止按鈕,即完成了仿真動(dòng)畫的制作?，F(xiàn)在/模擬工具欄中的/重播按鈕由灰變亮，需要觀看時(shí)只要單擊就可以在界面中看到即時(shí)的開關(guān)動(dòng)畫了。圖4 動(dòng)畫向?qū)О粹o圖5 動(dòng)畫向?qū)?duì)話框圖6 動(dòng)畫啟動(dòng)和停止按鈕 行走機(jī)構(gòu)裝配動(dòng)畫仿真利用Solidworks COSMOSMotion插件對(duì)行走機(jī)構(gòu)虛擬模型進(jìn)行裝配動(dòng)畫仿真，能夠方便的觀察零件的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，可以進(jìn)行軌跡跟蹤和干涉檢查，在一定程度上反應(yīng)了行走機(jī)構(gòu)的真實(shí)裝配情況，裝配動(dòng)畫仿真運(yùn)動(dòng)算例分別如圖7所示。圖7 行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)算例 行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真運(yùn)動(dòng)算例設(shè)計(jì)：將時(shí)間線拉至40s處，設(shè)置總時(shí)間為40s；在工具菜單欄中將motion插件勾選，在運(yùn)動(dòng)算例中選擇算例類型為motion分析；在連架虎克鉸A1設(shè)置電機(jī)連架虎克鉸A2設(shè)置旋轉(zhuǎn)電機(jī)2，驅(qū)動(dòng)函數(shù)均為階躍函數(shù)，每個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)規(guī)律如下：電機(jī)1算例為： STEP(time,0,0,2,35)+ STEP(time,2,0,4,110)+ STEP(time,12,0,14,35)電機(jī)2算例為： STEP(time,2,0,4,110)+ STEP(time,8,0,10,110)+ STEP(time,14,0,16,110)+ STEP(time,6,18,20,110)如圖8所示，為運(yùn)動(dòng)仿真的算例。圖8 運(yùn)動(dòng)算例然后添加視向鍵碼，在0s處為上下二等軸測(cè)圖，在20s為左右二等軸測(cè)圖；最后添加光源，在0s添加點(diǎn)光源，在20s處添加聚光燈。結(jié)果輸出：機(jī)構(gòu)末端的質(zhì)心Z坐標(biāo)如圖9，Y坐標(biāo)如圖10所示。圖9 行走機(jī)構(gòu)末端質(zhì)心Y坐標(biāo)圖10 行走機(jī)構(gòu)末端質(zhì)心Z坐標(biāo)
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