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VSA运动装配入门指导

本文共1650字,24图,预计阅读时间:25分钟

概述


图中的几个案例,在日常生活中经常碰到。VSA常规装配(Conjion)或经典装配(ClassicAssembly)无法有效地求解,Kinematic通过一个或多个装配能较好地求解此类约束类型,此类机构多见于操纵机构或驱动机构,即多连杆机构或类多连杆机构。

KinematicAssembly Operations(运动装配)

  • 适用对象:

  1. 定义Kinematic装配来模拟实际装配,比如汽车悬架、操纵机构和动力系统等;

  2. 解决2个或多个零部件之间的装配,分析时,这些零部件不必要求在理论位置上,通过运动装配可“移动”至某一确定位置。

  • 约束定义:

  1. 一般情况下,Kinematic装配中的零件的六个自由度都需完全约束;

  2. 根据设计意图,画出运动机构简图,根据运动副所控制的自由度,在Kinematic中选择对应的约束(装配关系),不同约束类型控制的自由度;

  3. 有时可通过“权重因子”来调整约束所占比重。

  • 其它说明:

  1. 关于运动件的装配,大的原则如下:

  1. 运动件装配至静态件:运动件的特征作为对象(Object),静态件的特征作为目标(Target);

  2. 运动件之间的装配:装配对象(Object)和目标(Target)不需要特别区分;

2.向某一运动零件加载驱动力(平移或旋转),整个机构会按照特定的轨迹联动,其运动路线由运动零件之间的运动副决定;

3.Kinematic一般用来分析机构在某一位置时的偏差,对于某运动区间的偏差分析可以分解成多个位置。

Kinematic建模流程

建模流程总结:

  1. 选出运动机构中所有的零部件;

  2. 根据设计意图画出运动机构的运动简图;

  3. 确定零部件之间的运动副类型(高副、低副);

  4. 根据运动副约束的自由度,创建对应的约束关系及约束类型;

  5. 验证Kinematic装配:

a)区分静态零件和动态零件;

b)装配是否可以求解。

运动副在Kinematic中的定义

本案例中,竖轴两端分别装在机壳的两个孔中,其设计意图是两组孔销约束控制4个自由度,在VSA中需选择孔点约束(绿色箭头),每组控制2个自由度。

此时如果在VSA选择孔销约束(红色箭头),每组孔销约束分别控制4个自由度(2个平动、2个旋转),则共控制8个自由度,违背了真实设计意图。

注意:

      在Kinematic装配中,运动机构中未被约束的自由度需装配至驱动力(产生平移或旋转机构)上。


(运动简图及自由度计算一)

(运动简图及自由度计算二)


创建Kinematic装配


Kinematic约束类型

运动装配主要包括以下几种约束类型,基本上涵盖实际所有应用场景。

这些约束类型,可单独使用,求解简单的运动机构(两个或三个零件);亦可联合使用,求解比较复杂的运动机构(三个以上零件),这类机构运动路线比较复杂和精密,需要对运动约束进行精确定义。

此教程暂时只涉及到CoincidentTangent两种约束类型,后续陆续更新其它约束类型。

Coincident

Coincident(重合)约束可以将一个对象的轴或中心同目标的轴或中心重合在一起。所有与对象相关联的特征将会同对象一起移动。

-面重合装配时,若让孔的中心与面的真实中心相重合在一起,需指定孔的中心点与面的中心点,即分别取孔的中心点和面的中心点,“简化”成点与点的重合装配。

(Coincident约束详细汇总表)

(Coincident约束详细汇总表二)


Tangent

Tangent(相切)约束能够提供目标与对象之间相切装配。与对象相关的特征会一起移动。这里简单列出了孔与孔之间相切的情况,相切点是两特征最短距离的交点。

相切约束仅仅用在至少一个特征是圆或圆柱的约束中。

可用多个相切约束组合使用(如一孔与另外两孔同时相切),来控制相切点。即移动孔(蓝色)先移到和紫色孔相切的位置(图一),然后再计算最短路径到和绿色孔相切的位置(图二)。可使用一个Kinematic装配定义两个相切约束,亦可使用2Kinematic装配,每一个装配定义一个相切约束,两者使用效果一致。

  • 点与点Tangent(相切)约束:

  1. 可看成点与平面(TargetPoint所在的平面,矢量方向与TargetPoint一致)的装配,控制一个平移自由度,控制方向为TargetPoint的矢量方向;

  2. ObjectPoint的矢量方向可为任意方向,TargetPoint的矢量必须为约束控制方向。

(Tangent约束详细汇总表)


本文到此结束,kinematic装配上手需结合实际案例,本想跟大家分享,但涉及到客户产品敏感信息,就此打住吧。

若对此有兴趣,可在本公众号留言或加入微信群讨论。


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