主要内容

配偶和关节

配偶和实体

在SolidWorks®装配,你用零件连接。每个配对应用不同部位的配对实体之间的几何关系。配对包括平行型、同心型和重合型。Mate实体包括点、线和面。

考虑机械臂组件的上臂和前臂部分之间的连接。这种连接允许两个部分围绕一个轴相互旋转,因此有一个旋转自由度。你可以通过以下方式指定自由度:

  • 两部分的圆柱铰链表面之间的同心配合。这种配对将关节自由度减少到2 - 1,沿着圆柱轴平移,和一个旋转,大约相同的轴。

  • 垂直于圆柱轴的两个平面之间的一种重合点。这种配合消除了两部分之间的平移自由度。它们现在只能围绕共同的铰链轴旋转。

图中显示了CAD机械臂装配中的配对表面。

为方便CAD导入,Simscape™多体™软件支持这些伙伴实金宝app体:

  • 圆/弧

  • 油缸

  • 飞机

Simscape多体也支持这些金宝app伙伴:

  • 重合

  • 同心

  • 距离

  • 平行

  • 垂直的

金宝app支持的配对仅对某些实体对有效。该表显示了与受支持的对象兼容的实体对。金宝app这个表与对角线行是对称的。

关节和约束

关节和约束块是Simscape多体相当于SolidWorks mates。它们在两个物体之间应用决定它们如何运动的运动学约束。一个转动关节块是一个例子。这个块移除了两个物体之间的5个自由度,只允许它们围绕一个共同的轴旋转。

考虑机械臂组件的上臂和前臂部分之间的连接。这个连接提供了一个转动自由度,因此是一个转动关节。在CAD导入过程中,两部分之间的配合转化为刚体子系统之间的转动关节块。图中显示了导入模型中的连接块(为清晰起见,经过了润色)。

关节块是各种关节原语的组合,基本但完整的各种类型的关节,你不能进一步分解,至少不能在不丧失诸如丝杠关节的旋转-平移耦合特性的情况下。接头基元的数量范围从零在焊接接头块到六个在衬套接头块。有五个联合原语:

  • 移动关节-允许沿单个标准轴(x, y,或z)进行移动。关节块最多可以包含三个移动关节原语,每个移动关节原语对应一个移动自由度。棱镜原语被标记为P*,其中星号表示运动轴,例如,Px, Py,或Pz。

  • 转动-允许绕一个标准轴(x, y,或z)旋转。关节块可以包含三个转动关节原语,每个转动自由度一个。转动原语被标记为R*,其中星号表示运动轴,例如,Rx, Ry,或Rz。

  • 球面-允许绕任何三维轴旋转,[xyz].关节块不包含超过一个球面原语,并且决不与转动原语结合。球面原语被标记为S。

  • 丝杠原语-允许在标准轴(例如,z)上进行耦合旋转和平移。这种原语在一端旋转和另一端平移之间进行转换。连接块不包含一个以上的丝杠。丝杠原语被标记为LS*,其中星号表示运动轴。

  • 等速关节-允许在交叉之间旋转,尽管任意对齐的轴。节肢块不包含一个以上的恒定速度基元。等速基元被标记为CV。

一个关节块最多可以有三个转动原语,或者,一个球面原语。每个转动原语与关节基坐标系中的不同轴(x、Y或z)对齐,分别表示为Rx、Ry和Rz。球面原语,表示为S,允许在关节基础框架中绕通用轴[X, Y, Z]旋转。

类似地,一个Joint块也可以有多达三个棱柱体原语。每个原语与联合基框架中的不同轴(x、Y或z)对齐,分别表示为Px、Py和Pz。表格显示了CAD伙伴可以转换成的Joint块,这些块包含的Joint原语,以及它们提供的自由度。T和R表示平移和旋转自由度。未显示的连接块不受支持。金宝app

通过定义两个物体之间的相对自由度,关节块部分地决定了这些物体如何相互移动。约束块使您能够对它们的运动施加额外的限制。CAD伙伴可以转换成这些约束块:

Mate-Joint映射

该表显示了不同的配对组合映射到的Joint块。不同的配对组合可以映射到同一个关节。如果配对组合在它们连接的部件之间提供了相同的自由度,就会发生这种情况。有关表中图标的图例,请参见配偶和实体

标有编号的配对必须满足附加要求。以下列出了这些要求:

  1. 副I中的圆柱轴必须与副II中的平面平行。

  2. mate I中的直线必须与mate II中的平面平行。

  3. mate I上的平面不能与mate II上的平面平行。

  4. 坐标系I中的圆柱轴必须垂直于坐标系II中的平面。

  5. 偶I中的直线必须垂直于偶II中的平面。

Mate-Constraint映射

该表显示了不同的配对组合映射到的约束块。如果不同的伙伴提供相同的自由度,那么它们将映射到相同的Constraint块中。角度配合必须有0或90度的值。不支持其他伴侣设置。金宝app有关表中图标的图例,请参见配偶和实体

特殊Mate翻译案例

部分之间缺少配偶,配偶的组合完全约束两个部分,以及不支持的配偶是特殊的翻译情况。金宝app这是如何Simscape多体软件处理这些情况:

  • 部件金宝app之间无支撑的配合转化为刚体之间的刚性连接。刚性连接可以采用刚体之间的焊接接头块或直接框架连接线的形式。这些联系是暂时的。在CAD导入后,搜索您的模型的刚性连接,如果合适,用其他连接和约束块替换它们。

  • 完全约束两个部分的配对组合转化为两个刚体之间的刚性连接。刚性连接可以采用刚体之间的焊接接头块或直接框架连接线的形式。这些刚性连接精确地模拟了两个物体之间的自由度,不需要更换。

  • 在一个部件和总成的其余部分之间没有一个配合转换成刚体和世界框架之间的一个六自由度关节块。这个接合块为刚体提供了CAD部件在CAD装配中的六自由度。