大家好,今天给大家带来一个用SolidWorks的Motion分析模块来分析调速器运动的案例,来看看,SolidWorks Motion分析到底靠不靠谱。下面的图片就是要使用的模型,模型很简单,红色的是配种块,黄色是连杆,粉色是转动轴,青色是滑块,可以沿着粉色的转动轴移动。蓝色是固定套,用来固定轴的,使轴只能转动,而不会发生移动。

大家都知道,调速器是靠惯性来调整转动速度的,当配重块逐渐远离轴中心的时候,调速器的转速是逐渐降低,下面就用仿真分析的方法看看,这个结论对不对。这个仿真是有一些条件,整个系统没有阻力,也就是说,给配重块一个瞬时力,调速器就可以无限制的转下去。并且转速恒定。只有调整滑环的时候,改变了配重块离轴心的距离,调速器转速才被改变。因此我提出下面两个问题,也符合调速器的工作原理。看看仿真是不是可以实现下面内容。

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(1)

调速器

下面就是需要用仿真来解决的两个问题

1、当红色配重块受到一个瞬时力的时候,调速器开始转动,这个转动的角速度与青色滑块相对于下面粉色铰接块的距离是什么关系?

2、当青色滑块被固定在粉色轴上时,轴转速与固定力的关系是什么?

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(2)

问题条件

就是这么两个问题,感兴趣的朋友,可以先不看下面的内容,想想怎么做比较好。

一、第一个问题:

1、新建一个运动算例,用Motion分析模式, 添加一个瞬时力。如下图。0到0.1秒添加了一个5000N的力。

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(3)

瞬时力的添加

2、给青色滑块添加马达,因为青色滑块是选对于下面的铰接块运动的,这个运动我们用马达来添加。这里也是用线段的方式来添加马达?朋友们猜猜,这是为什么?这是因为,当调速器受力的时候,调速器转动并不稳定,所以需要在转速稳定后才开始移动滑块,这样得到的数值就比较准确了。

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(4)

马达的添加

3、添加阻尼,添加配重块与连杆的阻尼。为什么要添加这个阻尼呢?好像与分析没什么关系,但是这个阻尼还真是很关键,因为它涉及到我们分析的精确度。后面给大家做个对比。

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(5)

阻尼的添加

4、确定滑块与铰接块的距离,这个距离很好确定,选择距离配合,选择只用于定位就OK。

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(6)

用位置配合定位

5、调整下配重块的位置,开始运算。并查询结果

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(7)

结果查询设置

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(8)

运动

其他区域的角速度是因为刚受力时,不稳定所导致的。所以不是有效区域。

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(9)

位移和角速度的结果图

上面说到添加阻尼的问题,现在把阻尼删除掉,看看是什么结果。下图中的结果就是没有阻尼的,很明显,曲线精度很差。大家猜猜这是为什么?这是因为没有阻尼消耗不平衡力,所以导致不平衡力一直存在,影响了精度。不平衡力的存在就是因为初始状态两个配重块的位置不对称。用手工调很难使两个配重块对称,所以加了阻尼。

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(10)

删除阻尼后的结果图

从结果图可以看到,当位移在520时(两滑块距离最远),这时候速度最快。然后随着滑块的移动,速度逐渐降低。这个是符合我们的常识的。所以分析出来的运动趋势还算没有问题。

二、第二个问题:

1、重新开始运动算例:调整调速器的初始位置后,给滑块设置马达,并把马达的速度设置为零

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(11)

马达设置

2、给轴一个转速马达,设置如下,注意转速单位的换算以及分段类型的选择。主要是想添加一个速度线性增长的马达。

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(12)

马达转速的添加

3、加阻尼,原因是一样的,加的方法也和上面一样。然后计算。查询结果,查询方法于上是相同的,这里就不截图了。最终得到下图的结果。

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(13)

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(14)

最终结果

solidworks怎么仿真扭矩(调速器求速度求力)(15)

没有阻尼的结果

从仿真的结果来看,转速越高的情况下,力越大,也没问题。虽然数值上并没有去确定,但是趋势是没问题的。要确定数值太难了,本人还算不出来。。。。。。通过实验的方法应该能得到。还有就是仿真的前提都是做了一些假设的,把一些影响不大的因数剔除,所以与真实情况肯定不同,毕竟现实中的重力,阻力,系统摩擦力都是必须存在的。而仿真就可以去除这些,所以我们要合理的使用仿真。可以节省很多试验,但必要的、重要的试验也不能少。

从这两个分析结果来看,仿真分析还是挺靠谱的,调速器的运动特点都体现了出来,说明SolidWorks这款软件还是不错的。只要掌握方法,完全可以得出正确的结果。

这两个问题的结果都犯了一个毛病,就是把自变量放纵坐标上了,看着有点难受,但是图已经截取了,我也不改了,大家看着是哪个意思就行了。还有就是配置块给的材质是黄铜,如果换其他材质结果也会不同。大家可以试试。我把源文件放在网盘中,大家私信回复:“头条源文件”就可以下到这个模型。

这个案例到这就结束了,是不是对大家有一些帮助呢。利用好阻尼,利用好零速度的马达,利用好线段添加马达和力的办法是个案例的重点。

,