静态分析：机构达到平衡状态下的受力状况分析

静态分析主要分析机构达到平衡状态时的受力状况。当机构受到重力和其他载荷作用时，使用静态分析可以快速地得到机构的平衡状态，由于在进行静态分析时系统不考虑速度，所以静态分析能比动态分析更快地分析出机构的平衡状态。运行静态分析时，系统会显示加速度迭代图形，显示机构的最大加速度，在分析过程中模型位置和图形都会发生变化，当机构达到平衡状态时，图形中的最大加速度将显示为0。

下面举例说明定义静态分析的操作过程。在图6.5.1所示的机构中，首先将模拟机构在空载状态下，由于自身重力和弹簧的影响达到平衡状态，然后再施加一个点力载荷，模拟机构在有载荷的情况下达到平衡状态。

图6.5.1 机构模型

Step1.将工作目录设置至D：\creo2.16\work\ch06\ch06.05\。

Step2.新建文件。新建一个装配模型，命名为Static_asm，选取模板。

Step3.引入第一个元件base.prt，并使用约束完全约束该元件。

Step4.引入第二个元件rod.prt，并将其调整到图6.5.1所示的位置。

Step5.创建销连接。

（1）在“元件放置”操控板的机械连接约束列表中选择选项。

（2）定义“轴对齐”约束。单击操控板中的按钮，分别选取图6.5.2中的两个轴线为“轴对齐”约束参考，此时界面如图6.5.3所示。

图6.5.2 创建“销（Pin）”连接

图6.5.3 “放置”界面

（3）定义“平移”约束。在模型树中分别选取base和rod中的TOP基准平面为约束参考，此时界面如图6.5.4所示。

图6.5.4 “放置”界面

（4）单击操控板中的按钮，完成销连接的创建，如图6.5.5所示。

图6.5.5 完成机构装配

Step6.进入机构模块。单击功能选项卡区域中的“机构”按钮，进入机构模块。

Step7.定义弹簧。

（1）选择命令。单击区域中的“弹簧”按钮，系统弹出“弹簧”操控板。

（2）定义弹簧类型。在操控板中按下“延伸/压缩弹簧”按钮。

（3）选取参考对象。在操控板中单击按钮，按住Ctrl键，选取图6.5.6所示的两个基准点为参考对象。

图6.5.6 选取参考对象

（4）定义弹簧直径。在操控板中单击按钮，选中其中的复选框，输入弹簧的直径25，单位为mm。

（5）定义弹簧参数。在操控板的文本框中输入弹簧系数30，单位为N/mm；在操控板的文本框中输入弹簧的原始长度值65，单位为mm，此时弹簧显示如图6.5.7所示。

（6）单击操控板中的按钮，完成弹簧的定义。

图6.5.7 定义弹簧参数

Step8.设置初始位置1。

（1）选择拖动命令。单击区域中的“拖动元件”按钮，系统弹出“拖动”对话框。

（2）拖动机构。拖动机构中的rod到图6.5.7所示的近似位置。

（3）记录快照1。单击对话框区域中的按钮，即可记录当前位置为快照1（Snapshot1）。

（4）单击按钮，关闭“拖动”对话框。

Step9.设置重力。

（1）选择命令。单击区域中的“重力”按钮，系统弹出“重力”对话框。

（2）设置重力方向。在区域中设置X=0，Y=0，Z=1，分别按Enter键确认，此时重力方向如图6.5.8所示。

（3）单击按钮，完成重力的设置。

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图6.5.8 重力方向

Step10.定义静态分析1。本次分析将模拟机构在重力和弹簧的作用下达到平衡状态。

（1）选择命令。单击区域中的“机构分析”按钮，系统弹出图6.5.9所示的“分析定义”对话框。

（2）定义分析类型。在下拉列表中选择选项。

（3）定义初始配置。在区域中选择单选项。

（4）定义分析步距。在取消选中复选框，在其后的文本框中输入值0.01。

（5）定义外部载荷。单击选项卡，选中复选框。

（6）运行运动分析。单击“分析定义”对话框中的按钮，查看机构的运行状况。此时机构逐渐达到平衡状态，并显示图6.5.10所示的“图形工具”对话框，该对话框中显示了加速度迭代图形。

（7）单击完成运动分析，关闭“图形工具”对话框。

图6.5.9 “分析定义”对话框

图6.5.10 “图形工具”对话框

Step11.设置初始位置2。

（1）选择拖动命令。单击区域中的“拖动元件”按钮，系统弹出“拖动”对话框。

（2）记录快照2。单击对话框区域中的按钮，即可记录当前位置为快照2（Snapshot2）。

（3）单击按钮，关闭“拖动”对话框。

Step12.在机构中添加一个点力作为外部载荷。

（1）选择命令。在功能选项卡中单击区域中的“力/扭矩”按钮，系统弹出“力/扭矩定义”对话框。

（2）定义力的类型。在下拉列表中选择选项。

（3）定义力的位置参考。在机构中选择图6.5.11所示的基准点为力的位置参考。

图6.5.11 选取参考对象

（4）定义力的大小。在下拉列表中选择选项，在文本框中输入值600，单击图形按钮，系统将显示该力的轮廓图。

（5）定义力的方向。在对话框中单击选项卡，在该选项卡采用图6.5.12所示的设置来定义方向。

（6）单击对话框中的按钮，完成力的定义，如图6.5.13所示。

图6.5.12 方向定义界面

图6.5.13 定义力

Step13定义静态分析2。本次分析将模拟机构在重力、弹簧和外部载荷的作用下达到平衡状态。

（1）选择命令。单击区域中的“机构分析”按钮，系统弹出“分析定义”对话框。

（2）定义分析类型。在下拉列表中选择选项。

（3）定义初始配置。在区域中选择单选项，并在其后的下拉列表中选择快照“Snapshot2”。

（4）定义分析步距。在取消选中复选框，在其后的文本框中输入值0.01。

（5）定义外部载荷。单击选项卡，选中复选框。

（6）运行运动分析。单击“分析定义”对话框中的按钮，查看机构的运行状况。此时机构逐渐达到平衡状态，并显示图6.5.14所示的“图形工具”对话框，该对话框中显示了加速度迭代图形。

（7）单击完成运动分析，关闭“图形工具”对话框。

图6.5.14 “图形工具”对话框

Step14.再生模型。单击功能选项卡区域中的“重新生成”按钮，再生机构模型。

Step15.保存机构模型。