弹性碰撞仿真的典型机构应用示例

范例概述：

该模型模拟的是滑块受到一个瞬间矢量力的作用，在底座上面滑动，然后与挡板接触一起运动压缩弹簧，压缩到一定程度后，弹簧反弹将滑块弹出，由于摩擦力的原因最终停止在某一位置，如图7.6.1所示。该实例综合运用了点力、3D接触、弹簧、凸轮和动态分析等功能。读者可以打开视频文件D：\creo2.16\work\ch07\ch07.06\ok\COLLISION_ASM.mpg查看机构运行状况。

图7.6.1 机构模型

Step1.将工作目录设置至D：\creo2.16\work\ch07\ch07.06\。

Step2.新建文件。新建一个装配模型，命名为collision_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slide.prt，并将其调整到图7.6.2所示的位置。

Step5.创建slide和base之间的滑块连接。

（1）在连接列表中选取选项，此时系统弹出“元件放置”操控板，单击操控板菜单中的选项卡。

图7.6.2 创建滑块（Slider）连接

（2）定义“轴对齐”约束。分别选取图7.6.2所示的两条边线为“轴对齐”约束参考，此时界面如图7.6.3所示。

图7.6.3 “放置”界面

（3）定义“旋转”约束。分别选取图7.6.2所示的两个表面为“旋转”约束参考，此时界面如图7.6.4所示。

图7.6.4 “放置”界面

（4）设置平移轴参考。在界面中单击选项，选取图7.6.5所示的两个平面为平移轴参考。

图7.6.5 设置平移轴参考

（5）设置位置参数。在界面右侧区域下的文本框中输入值150，并按Enter键确认，然后单击按钮；选中复选框；选中复选框，在其后的文本框中输入值0；选中复选框，在其后的文本框中输入值850，分别按Enter键确认，如图7.6.6所示。

图7.6.6 设置位置参数

（6）设置摩擦系数。在界面右侧单击按钮，选中复选框，在文本框中输入静态摩擦系数0.1，在文本框中输入动态摩擦系数0.1，分别按Enter键确认，如图7.6.7所示。

图7.6.7 设置摩擦系数

（7）单击操控板中的按钮，完成滑块连接的创建。

Step6.引入元件block.prt，并将其调整到图7.6.8所示的位置。

Step7.创建block和base之间的滑块连接。

（1）在连接列表中选取选项，此时系统弹出“元件放置”操控板，单击操控板菜单中的选项卡。

图7.6.8 创建滑块（Slider）连接

（2）定义“轴对齐”约束。分别选取图7.6.8所示的两个柱面为“轴对齐”约束参考，此时界面如图7.6.9所示。

图7.6.9 “放置”界面

（3）定义“旋转”约束。分别选取图7.6.8所示的两个表面为“旋转”约束参考，此时界面如图7.6.10所示。

图7.6.10 “放置”界面

（4）设置平移轴参考。在界面中单击选项，选取图7.6.11所示的两个平面为平移轴参考。

图7.6.11 设置平移轴参考

（5）设置位置参数。在界面右侧区域下的文本框中输入值260，并按Enter键确认，然后单击按钮；选中复选框；选中复选框，在其后的文本框中输入值0；选中复选框，在其后的文本框中输入值500，分别按Enter键确认，如图7.6.12所示。

图7.6.12 设置位置参数

（6）设置摩擦系数。在界面右侧单击按钮，选中复选框，在文本框中输入静态摩擦系数0.1，在文本框中输入动态摩擦系数0.1，分别按Enter键确认，如图7.6.13所示。

图7.6.13 设置摩擦系数

（7）单击操控板中的按钮，完成滑块连接的创建。

Step8.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。

Step9.定义质量属性。

（1）选择命令。单击区域中的“质量属性”按钮，系统弹出“质量属性”对话框。

（2）选择参考类型。在下拉列表中选择选项。

（3）选取参考对象。在机构上单击选取整个装配为参考。

（4）定义密度。在下拉列表中选择选项，在文本框中输入密度值7.8500e-09，按Enter键确认。

（5）单击按钮，完成质量属性的定义。

Step10.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7.6.14所示的两个基准点为参考对象。

（4）定义弹簧直径。在操控板中单击按钮，选中其中的复选框，输入弹簧直径100，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260，单位为mm，此时弹簧显示如图7.6.15所示。

（6）单击操控板中的按钮，完成弹簧的定义。

图7.6.14 选取参考对象

图7.6.15 定义弹簧(https://www.daowen.com)

Step11.定义凸轮连接。

（1）选择命令。单击区域中的“凸轮”按钮，此时系统弹出“凸轮从动机构连接定义”对话框。

（2）定义“凸轮1”的参考。选取图7.6.16所示曲面为“凸轮1”的参考，单击“选择”对话框的按钮。

（3）定义“凸轮2”的参考。单击“凸轮从动机构连接定义”对话框中的选项卡，选取图7.6.17所示曲面为“凸轮2”的参考，单击“选择”对话框的按钮。

图7.6.16 定义“凸轮1”的参考

图7.6.17 定义“凸轮2”的参考

（4）定义凸轮连接属性。单击“凸轮从动机构连接定义”对话框中的选项卡设置图7.6.18所示的参数。

图7.6.18 定义凸轮连接属性

（5）单击“凸轮从动机构连接定义”对话框中的按钮。

Step12.定义3D接触。

（1）选择命令。单击功能选项卡区域中的“3D接触”按钮，系统弹出“3D接触”操控板。

（2）选取参考对象。按住Ctrl键，在机构中选依次取图7.6.19所示的曲面和基准点为参考对象。

图7.6.19 选取参考对象

注意：选取基准点PNT0时可以使用“在列表中选取”的方法。

（3）设置顶点半径参数。单击“3D接触”操控板中的选项卡，在文本框中输入值10，如图7.6.20所示。

图7.6.20 设置顶点半径参数

（4）单击操控板中的按钮，完成连接的创建。

Step13.在滑块中添加一个点力。

（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7.6.21所示的点为力的位置参考。

（4）定义力的大小。在下拉列表中选择选项，单击“向表中添加行”按钮，在文本框中输入值0，在文本框中输入值2600；在文本框中输入值0.1，在文本框中输入值0。

图7.6.21 选取参考对象

（5）定义力的方向。在对话框中单击选项卡，在下拉列表中选择选项，然后选择图7.6.21所示的边线为力的方向参考，单击按钮使力的方向如图7.6.22所示。

图7.6.22 定义方向

（6）单击对话框中的按钮，完成力的定义。

Step14.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7.6.23所示。

（3）单击按钮，完成重力的设置。

图7.6.23 重力方向

Step15.设置初始位置。

（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）。

（3）单击按钮，关闭“拖动”对话框。

Step16.设置初始条件。

（1）选择命令。单击区域中的“初始条件”按钮，系统弹出“初始条件定义”对话框。

（2）在下拉列表中选择为初始位置条件，然后单击按钮。

（3）单击按钮，完成初始条件的定义。

Step17.定义动态分析。

（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）定义图形显示。在选项卡的文本框中输入值2，在文本框中输入值200。

（4）定义初始配置。在区域中选择单选项。

（5）定义外部载荷。单击选项卡，选中和复选框。

（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。

（7）单击完成运动分析。

Step18.保存回放结果。

（1）单击功能选项卡区域中的“回放”按钮，系统弹出“回放”对话框。

（2）在“回放”对话框中单击“保存”按钮，系统弹出“保存分析结果”对话框，采用默认的名称，单击按钮，即可保存仿真结果。

Step19.输出视频。

（1）单击“回放”对话框中的“播放当前结果集”按钮，系统弹出“动画”对话框，

（2）单击“回放”对话框中的“录制动画为MPEG文件”按钮，系统弹出“捕获”对话框，单击按钮，机构开始运行输出视频文件。

（3）在工作目录中播放视频文件“COUPLING.mpg”查看结果。

（4）单击“动画”对话框中的按钮，返回到“回放”对话框，单击其中的按钮关闭对话框。

Step20.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。

Step21.保存机构模型。