多体动力学

如何在comsolMultiphysics®中中模拟链传动传动

作者图像

作者Soumya SS

2020年4月9日

在之前博客文章文章,我们我们讨论使用如何使用使用使用使用使用使用使用使用使用使用使用如何了零件库创建滚子链轮组件的几何今天,我们我们分享是链传动建模博客的博文篇第二,学习的第二的的的将将将建立建立建立几何作为几何输入输入输入模型

链传动模拟模拟的

我们已经传动由个个,这些个个链节链节在一或多多个个个,将多个齿轮多多多多多多多多多多多多多多多多多多多多多多多多多多多将将将将将将将将将将将将从动力从从从从机器机器的的一因此对动力模拟非常困难。在模拟链传动时可能遇到遇到的的的

在过程,我们:第一以下:第一第一几几,由于,由于由于链节链轮是是由由由或其他其他材料材料材料材料材料,因此因此材料刚性刚性链节或视为刚体;,在comsol多物理中中模拟,需要需要,需要每个个链节处添加刚刚“”节点;,需要确保链节在和滑动,即滑动,即即和绕关节绕关节轴轴旋转旋转的的能力。。。为了两两个个链节两两连接件节点,以及以及个链节之间个一铰铰节点最后,为了为了链轮接触动力,我们的,我们我们在在每链轮链轮链节接触节点。

由可,对于具有多的的的,手动链轮的系统的适当适当参数参数参数参数参数((参数参数参数参数参数参数参数参数(参数(铰链铰链的的旋转和((错误。

使用多体动力学模块模拟链

为了为了设置传动,comsol多物理学5.5版本增加项新功能使用。多体动力接口中链驱动,我们,我们一下一下按钮按钮按钮就轻松生成所的需个个物理物理节点节点。使用使用一输入输入输入参数关节中出现损耗等下面下面将将向介绍介绍介绍介绍介绍链传动功能的,并并两个的。示例

建立真实的模型是模拟链系统系统的首要。我们可以可以可以可以可以可以在在在在在在在在在创建滚子链滚子链几何。。链轮的模型,就模型模型模型模型就可以多体动力”接口接口添加“”链传动”节点,然后然后“模型”,界面,如如::

comsol多物理学模型开发器界面的,其中添加滚子,作为了滚子几何零实例实例实例
模型开发器界面链轮该链轮来自图形图形来自图形来自来自来自来自图形作为零零零件添加添加添加到到几何几何模型模型中中中中中中。。。。该实体零零零件件件件件件被件件被作为被多体多体多体多体多体多体多体多体多体多体动力以创建各种物理特征

我们我们使用设置”窗口窗口的(即创建连杆和“)简化,”,“”链转动”节点可以。单击按钮,将将在开发器中添加多个包含包含物理特征特征特征特征节点的的节点刚刚“,”连接件“,”铰铰”和“”接触“。需要的,在在”创建连杆和“”按钮按钮按钮设置不同。输入能为的的物理物理节点节点设置设置适当的选择和和和参数参数参数值值。。接下来的的的章节章节我们我们我们不同不同不同的不同不同不同。

设置链传动节

链传动节点生成个节点最的是一和和选择。。可以可以手动输入输入输入输入输入链链“自动自动。”链链”设置设置“”用户用户“,”,则需要何模型创建适当的,并适当的的的的到

替代替代的简单方法是是使用来自零件”选项选项当“”链链”设置设置“”来自零件”时,“”零件”输入输入列出“”几几“(“(”((())。(形状(((一篇篇篇篇博客博客篇篇博客博客软件将自动其定义定义,并的定义定义选择作为其链传动需要的。选择是自动自动自动,因此的设置设置可编辑,如果。,如果,如果手动控制”复选框来编辑。

链传动节点中用各种域边界边界:

域选择

如下图示,,链传动节点最有个个::

  1. 域,链接,链接
  2. 域,链轮,链轮
  3. 域,衬套,衬套

“链驱动”节点中不同域选择输入图输入图
“链传动”节点中不同域选择输入输入

并不是都一直一直用,而而根据其他参数有有条件地地地显示显示显示。显示。显示。。例如显示显示,如果如果显示,如果如果要如果要要要要条件条件一直一直可一直一直可可一直可可用可可可链接链接”输入输入设置刚性。。种情况,将将选择输入输入域,链节,链节“。使用输入,将将每个链节板”刚刚“”节点。中的几何,则几何在处自动选择选择内内置域链节“”。使用的,则几何需要输入链节板的选择区域。

该图创建性域节点时模型中的所有链节板
选择选择链节板“刚”节点节点节点

选择选择域,链轮,链轮用于模拟性链轮类似于链节,仅,仅仅域域链轮链轮设置设置刚性时,此此用。中的的,则的,则则几何自动自动选择链轮“”的。如果自己的,则的几何输入两两个链轮域的的。

该图了在创建刚刚刚节点节点在模型中选择的。
选择两链轮链轮“刚”节点节点节点

如果需要刚之间的,可的衬套弹性个个选择选择输入域选择”。。,可以,”链接链接”设置设置“”含弹性弹性的”,将将出现个附加选择选择域,衬套,衬套,我们我们其中衬。这样在之间的所有衬套域套域上上线性弹性”节点,保持保持刚性如果的的几何衬套“”的。如果自己的,就的几何输入所有所有衬套域的的。

选择用于“线性弹性”节点节点的衬套域套域
选择用于“线性弹性”节点节点的衬套域套域

如果模拟和中的变形以及应力,就以及以及以及以及以及将链接链接链轮链轮的值设置弹性,将将为。,不,不刚性域,因此刚刚性域相应的选择选择输入将隐藏隐藏。我们我们我们可以多体动力透明接口中使用的材料模型线性弹性透明对对进行模拟。

“链驱动”节点“链”部分部分的屏幕
可以可以“链传动”节点中中“链”部分部分部分参数创建或弹性弹性体

边界选择

链传动5个设置可以个边界边界输入输入输入,某些选择,某些某些选择模拟模拟条件条件条件条件可能可能不不不需要需要需要一些边界边界选择边界边界边界选择输入输入。。。。。。这些这些这些这些边界边界选择选择将将将将将设置”窗口窗口显示

链传动节点中的选择::

  1. 边界,销,销
  2. 边界,滚子链,滚子链
  3. 边界,滚子链,滚子链
  4. 边界,链轮,链轮
  5. 边界,链轮,链轮
图片图片链节的边界选择。
图片图片链轮的边界选择。

((())(和链轮()提供提供提供不同的边界选择

边界选择输入用创建创建,例如连接件“,”铰铰”和“”接触接触”。

下面,我们将在和接触,如何时接触的的边界输入输入对应对应

链传链传中的关节

((((相邻链节板滚子板))之间之间的被为可以可以铰铰模型模型。使用边界边界“,””和“”边界边界”,“”滚子链滚子链透明边界边界铰铰的轴线几何的。在每成对的边界边界和辊板辊板内内上上上连接件节点,这些这些作为它们之间创建铰链铰链目标输入。

该图了模型中的用创建附件的的边界边界
用于连接件节点的边界。滚子内边界选择处于相同的何何。

为了轻松控制设置自动生成连接件透明和“”铰链透明节点节点,“”,“链传动透明节点在“”关节关节透明部分部分了。。,连接件连接件一个是其连接,它它是的的柔性的。。。通过链传动透明节点的“”连接连接透明输入输入改为刚性透明或“”柔性透明,可以可以”连接件透明节点的“”连接连接”设置设置所需的值

如果需要一设置多个铰铰透明节点节点轴和弹性,我们我们使用使用链轮轴透明和“”关节关节透明输入。用于于几何,则则于关节关节轴都将与零零的件的的链轮轴相同相同。。我们可以通过通过指定指定方向方向选择与与与与链轮链轮接头接头透明设置为“”弹性透明,还还在之间弹性。连接

通过“”链传动透明节点可在中的另一方面是旋转阻尼。通过选择包括包括透明复选复选并适当的阻尼阻尼透明值,可以可以粘性的合并到到中中

“链驱动”节点“关节”部分部分部分屏幕快照
链转动”节点中关节设置””部分,包含包含控制控制铰铰连接件”节点的参数

如果链安装在,则则则需要在链轮创建连接件和和进行进行关节关节透明中中,则,“”链传动透明节点将自动每个创建创建个透明节点节点一个铰铰透明节点。

在在动中模拟

链节上,链节上上移动移动链轮的因此。。。。。,为了会。。,为了为了模拟。。接触。。链链链链传动传动系统系统系统动力接触系统动力接触接触接触动力接触动力学接触动力学接触两个,即,即边界,滚子链,滚子链边界,链轮,链轮

基于网格方法辊支承辊支承的方法模拟接触网格网格网格,在方法方法方法的的的接触接触,添加接触节点节点公式公式接触表面的接触力接触力

滚子链几何,突出突出了滚子链轮的对对
滚子链滚子链链轮边界之间的接触对

由于基于的成本成本太太,可以可以基于罚公式接触方法来来分析刚性刚性辊板辊板系统。方法该基于基于基于辊支承辊支承辊支承中心的外边界与沿空间法线最近点点之间的间隙

至此,我们我们了解如何将链传动透明节点作为“父节”,生成生成个物理场节点设置参数值。如如前文所,我们介绍,我们我们创建链接和透明按钮自动创建。。。。子子子从从从链传动节点获取,因此某些在为所有的的值值,才适当,才单击按钮单击按钮按钮按钮按钮按钮。。。自动自动创建创建物理节点节点,如果节点节点节点链传动“”节点的或一些,则一些参数的节点设置也,再次。,再次,再次创建链接和按钮以现有的设置或新物理场节。。每一一一链传动”节点下出现消息提醒更新更新更新

在comsol多物理学®中中滚子链轮的动力动力

通过本篇,我们我们了解了解了了在了了了了了中中中图形图形的,以及简化,以及以及简化滚子滚子总成的动力滚子滚子组件模型应力分析分析

comsol案例案例页面页面滚子滚子总成的动力模型教程了在个刚性齿轮刚性链转动的二维模型。。该模拟模拟使用使用内置内置件几何零件件创建创建创建创建链轮链轮组件组件组件组件的的的的的的多体动力”接口接口的“”链传动“”节点设置。驱动链轮驱动链轮规定系统系统,进行系统系统系统使系统使使使研究研究研究以了解从从动链轮动链轮因抵消抵消外部扭矩外部扭矩

链节链节二维模型的运动。

滚子滚子总成的应力案例教程如何链轮组件的三维。假设弹性弹性是弹性是弹性,并且并且是弹性都都都都都是都都都是都都是并且并且并且系统系统系统系统系统的的动力动力动力动力动力学通过通过通过承受的作用外部扭矩对对种装配的载荷路径路径,接触力和和应力分布进行了了

链传动中的·米塞斯应力米塞斯应力分布图
t = 0.1秒时链系统的von mises应力应力应力分布

下一

comsol多物理学零件库零件库零件库的来构建自己链传链传动几何何何链传动功能自动模型,可以可以模拟流程流程。,探索comsol多物理5.5版中版中的多体动力学”中其他功能改进和,请请以下::


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