主要内容

约束和关节

CAD约束和实体

您可以通过在部件之间应用关节和约束来创建CAD组件。每个关节或约束定义了它所连接部件上的约束实体之间的运动关系。角度和插入是约束的例子。平面、线和点都是约束实体的例子。

考虑机械臂组件的上臂和前臂部件之间的连接。这样的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。你可以通过应用约束来指定自由度,比如:

  • 两部分的圆柱铰链表面之间的一个配合约束。这个约束将关节自由度减少到2 - 1,沿圆柱轴平移,和1,绕同一轴旋转。

  • 垂直于圆柱轴的两个平面之间的一种配合约束。这个约束去掉了第一个副约束在两个部分之间提供的平移自由度。组合约束集只允许零件绕公共圆柱轴旋转。

图中显示了上臂和前臂部分的约束面。

Simscape™多体™软件可以成功导入Autodesk Inventor®装配模型与任何接头(所有是支持的)和以下约束:金宝app

  • 角偏移量

  • 配偶/冲刷

  • 插入

Simscape多体软件可以成功导入CAD组件,其约束连接这些约束实体:

  • 圆/弧

  • 油缸

  • 飞机

金宝app支持的约束仅对某些实体对有效。该表显示了与所支持的约束兼容的实体对。金宝app这个表与对角线行是对称的。

Simscape多体接缝和约束块

关节和约束块是Simscape多体相当于Autodesk Inventor约束。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,因此作为一个转动关节。在CAD导入过程中,两部分之间的约束转化为两刚体子系统之间的一个转动关节块。图中显示了导入模型中的连接块。

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。

该表显示了CAD导入过程中支持的Joint块、这些块包含的Join金宝appt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约束可以转换为以下约束块:

CAD约束,Simscape多体联合映射

该表显示了一些约束组合,可用于在CAD导入期间获取特定的连接块。不同的约束组合可以映射到同一个关节。如果约束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CAD约束和实体

标有注释号的约束对必须满足附加要求。以下列出了这些要求:

  1. 约束条件I中的直线必须与约束条件II中的平面平行。

  2. 约束I中的平面不能与约束II中的平面平行。

  3. 约束I中的直线必须垂直于约束II中的平面。

CAD约束,Simscape多体约束映射

该表显示了不同的约束组合映射到的约束块。不同的约束可以映射到相同的Constraint块,如果它们提供相同的自由度。角度偏移必须为0或90度。不支持其他偏移量。金宝app有关表中图标的图例,请参见CAD约束和实体

特殊约束平移情况

零件之间缺乏约束,零件之间的组合约束完全限制运动,以及无支持的约束都是特殊的平移情况。金宝app这是如何Simscape多体软件处理这些情况:

  • 部件金宝app之间的无支撑约束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。

  • 完全限制零件之间运动的约束组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。

  • 零件和总成的其余部分之间没有约束,转化为刚体和世界框架之间的六自由度关节块。这个接合块为刚体提供了CAD部件在CAD装配中的六自由度。