销钉)所定义的旋转轴,并设定方向即可,连接轴伺服电机可用于运动分析。几何伺服电机需要选取从动件上的一个点/平面,并选取另一个主体上的一个点/平面作为运动的参照,并需确定运动的方向及种类,几何伺服电机不能用于运动分析。 连接轴伺服电机选取一根旋转轴,并指定方向。 几何伺服电机根据选取的对象分以下几种:
从动“点”,参照“点”,平移;从动“点”,参照“平面”,旋转;从动“平面”,参照“平面”,旋转;从动“点”,参照“平面”,平移;从动“平面”,参照“平面”,平移。其中,前三种需要再选取一条直边来定义运动方向,后两种不需要。
电机轮廓也即是从动件的运动规律,对于平移运动,它是长度(单位:mm)对时间的函数,对于旋转,它是角度(单位:度)对时间的函数。点最下方的“图形”按钮,将会以图形的方式显示出电机的轮廓,其横轴就是时间,其纵轴,就是位置或速度或加速度。“模”定义的就是图形的形状,“规范”里定义的就是“模”所定义的图形的纵轴所代表的意义。模有九种:常数、斜坡、余弦、SCCA、摆线、抛物线、多项式、表、用户定义的。规范有三种:位置、速度、加速度。其中模里的SCCA这一种,只能用于描述加速度(即对应的“规范”只能是加速度)。“规范”为位置时,无需自己定义初始位置,为速度时,需定义“初始角”,为加速度时,需定义“初始角”和“初始角速度”,默认位置为当前屏幕上的位置。
点“规范”下的那个按钮,可进入“连接轴设置”窗口,对当前电机所用的连接轴进行设置。 伺服电动机定义窗口:(yd10)
电动机的轮廓(模)
电动机的模用来描述电动机的轮廓,定义模时,需选定模函数并输入函数的系数值。对于伺机服电动机,函数中的X为时间,对于执行电动机,函数中的X为时间或选取的测量参数。
模函数一共有九种:常数、斜坡、余弦、SCCA、摆线、抛物线、多项式、表、用户定义的。 下面先说说常数、斜坡、余弦、摆线、抛物线、多项式这六种。 常数,函数为q=A,A为一常数。此用于需要恒定轮廓时。
斜坡,即线性,函数为q=A+B*X,A为一常数,B为斜率。用于轮廓随时间做线性变化时。 余弦,函数为q=A*cos(360*X/T+B)+C,A为幅值,B为相位,C为偏移量。用于轮廓呈余弦规律变化时。
摆线,函数为q=L*X/T-L*sin(2*pi*X/T)/2*pi,L为总高度,T为周期。用于模拟凸轮轮廓输出。 抛物线,函数为q=A*X+(1/2)*B*X^2,A为线性系数,B为二次项系数。用于模拟电动机的轨迹。 多项式,函数为q=A+B*X+C*X^2+D*X^3,A为常数,B为线性系数,C为二次项系数,D为三次项系数。用于模拟一般的电动机轨迹。 电动机的模:SCCA
此函数只能用于加速度伺服电机,不能用于执行电机。它用来模拟凸轮轮廓输出。它称做“正弦-常数-余弦-加速度”运动,缩写为SCCA。它一共有五个参数: A = 渐增加速度归一化时间部分 B = 恒定加速度归一化时间部分 C = 递减加速度的归一化时间部分 H = 幅值 T = 周期
其中A + B + C = 1,用户必须提供 A 和 B 的值、幅值和周期。 SCCA 设置的值按下表计算:
y = H * sin [(t*pi)/(2*A)] 0 <= t < A 时
y = H A <= t < (A + B) 时 y = H * cos [(t - A - B)*pi/(2*C)] (A+B) <= t < (A + B + 2C) 时
y = - H (A+B+2C) <= t < (A + 2B + 2C) 时
y = - H * cos [(t - A - 2B - 2C)*pi/(2*A)] (A+2B+2C) <= t <= 2*(A + B + C) 时 上式中的t 是归一化时间,按下式进行计算: t=ta*2/T (ta:实际时间;T:SCCA轮廓周期) 如果ta大于T,轮廓将重复自身。 电动机的模:七种函数图例
下图给出了七种函数的模所代表的电机轮廓。各函数的参数值: 常数:A=8。 斜坡(线性):A=18,B=-1.2。 余弦:A=6,B=40,C=3,T=5。 摆线:L=12,T=8 抛物线:A=4,B=-0.6
多项式:A=7,B=-1.5,C=1,D=-0.1 SCCA:A=0.4,B=0.3,H=5,T=10 图例:(yd11) 电动机的模:表
电动机的模类型选择为“表”,也就是指定N个点,以这些点为节点,按线性或样条插值的方式构建一条通过所有点的曲线,这条曲线就是电动机的轮廓。如电动机的模是指定给“位置”或“速度”的(即“规范”为位置或速度),插值方式可选“线性拟合”或“样条拟合”之一,如是指定给“加速度”并用于伺服电机(即“规范”为加速度),则插值方式只能是“线性拟合”。样条拟合构建的曲线比线性拟合构建的曲线平滑一点。
类型选为“表”后,在“模”类型的下方会出现一个列表框,可用框右侧的“增加行”/“删除行”来向列表中加增加或删除行。这个表由N行两列构成,第一列是时间(即电机轮廓的横轴,如是执行电机或力,也可能是别的测量变量而不是时间),第二列是模(即电机轮廓的纵轴)。每一行有一个时间值和一个模值,这两个数代表电机轮廓上的一个点。输入时要注意的时,时间列只能是递增或递减的。
下图示例的取值为:第一列:1,2,3,4,5;第二列:5,8,11,15,22;线性拟合。(yd12)
创建并执行运动分析
“机构”----“分析”----“新建”。
类型里选择“运动学”或“重复的组件”。然后设置“优先选项”页和“电动机”页。对于运动分析和重复组件分析,“外部负荷”页是不可用的。
“优先选项”页里设置运动的起止时间及定义动画时域,并可设定主体锁定、连接锁定及初始位置。主体锁定使两个主体在运动分析(或重复组件分析)期间不做相对运动,由接头连接设定的自由度在分析期间不起作用。连接锁定使选定的连接在分析期间保持当前配置。设置主体锁定需选择一个先导主体,如果选择先导主体时用了中键,则用基体作为先导主体。连接锁定可以用于接头连接、凸轮连接、槽连接,不能用于齿轮连接,对于齿轮副,只能锁定产生齿轮轴的接头连接。初始位置选取当前位置作为分析起点,或用一先前保存的快照作分析起点。
“电动机”页里设置用于分析的电动机。对于运动分析和重复组件分析,只能用连接轴伺服电动机,几何伺服电动机及执行电动机都不可用。可以设定各个电动机的作用时间,以实现多个电动机分时段起作用。
定义结束后点“运行”,将执行分析,并产生一个结果集。 分析定义窗口:(yd13)
回放:干涉与动画
“回放”用来查看机构中零件的干涉情况、将分析的不同部分组合成一段影片、显示力和扭矩对机构的影响,以及在分析期间跟踪测量的值。可以将运动分析结果捕捉为MPEG动画文件或一系列的JPG、TIF或BMP文件。可以创建运动包络。“机构”----“回放”,启动“回放”窗口。在“结果集”里,选择将用于回放的运动分析(或重复组件分析)结果集。
“干涉”页面设置干涉检查选项。检查模式有四种:无干涉、快速检查、两个零件、全局干涉。“无干涉”即不检查干涉;“快速检查”是进行较低层次的检查,选用此模式将自动选中“停止回放”选项;“两个零件”是只检查所选定的两个零件之间的干涉情况;“全局干涉”是检查所有零件的所有类型的干涉。检查选项有两个:包括面组、停止回放。“包括面组”是曲面也将参与干涉检查;“停止回放”是一旦检查到干涉,回放就停止。
“影片进度表”页设置回放的结果片段。“显示时间”,如选中,则在回放时会在屏幕左上角显示回放已进行的时间。“缺省进度表”选中则回放整个结果集,如取消此项,则在其下方的时间段列表启动,可自已输入要播放的时间段,如果输入多个时间段,则按从上到下的次序依次播放,同一时间段可多次输入,以实现此小段的重复播放,如某时间段的“开始”时间大于“结束”时间,则此小段将反向播放。要修改某一时间段的起止时间,先在列表中选中此时间段,再输入新的开始、结束时间,点“更新”按钮确认修改。默认情况下,“显示时间”和“缺省进度表”都是选中的。
回放分析结果时,可显示代表与分析相关的测量、力、扭矩、重力和执行电动机的大小和方向的
三维箭头。使用显示箭头可查看负荷对机构的相对影响。对于力、线性速度和线性加速度矢量,显示单头箭头,对于力矩、角速度和角加速度矢量显示双头箭头。箭头的颜色取决于测量或负荷的类型。回放分析结果时,箭头的大小将改变,以反映测量值、力或扭矩的计算值。箭头方向随计算矢量方向而改变。“显示箭头”页里的“测量”列表中,列出所选结果集中所有可用箭头显示的测量,“输入负荷”列表中,列出所选结果集中所有可用箭头显示的负荷。
设置好以上各参数后,点“回放”窗口左上角的“播放”按钮,则进入“动画”窗口。在此窗口可按前面的设置对回放结果进行动画演示。“捕捉”按钮,可将动画结果保存为MPEG动画文件或一系列的JPG、TIF或BMP文件。选中“照片级渲染帧”,输出结果的图片质量较高。 回放窗口:(yd14)
动画捕捉:(yd15)
回放:可用箭头显示的测量与负荷
不是所有的测量与负荷都可以用箭头显示。 可用箭头显示的测量有:
连接反作用(接头):青色箭头。顶端位于指定连接轴、指向接头的 DOF 方向。
连接反作用(凸轮):青色箭头。法向反作用力,顶端位于两个凸轮的接触点处,指向凸轮的法线方向。切向反作用力,顶端位于两个凸轮的接触点处,并指向凸轮的切线方向。 连接反作用(槽):青色箭头。顶端指向从动点和槽之间的接触点处。
连接反作用(齿轮副):青色箭头。顶端指向在上面施加了力或扭矩的齿轮体。 净负荷:洋红色箭头。在用于定义图元的点之间延伸,对于电动机它指向连接轴,对于力它指向点,对于扭矩、点对点弹簧和阻尼器它指向主体的质心。箭头指向所施加的力的方向。 测力计反作用: 深绿色箭头。指向力的作用点且与力同向。 速度: 黄色箭头。顶端位于指定点或连接轴、指向运动方向。