万方数据 ４７
基于COSM0SMotion软件的机构动态仿真与应用
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曹桂霞， 冯长建， 宁晓丹， 刘丽 曹桂霞,冯长建,宁晓丹(大连民族学院,116600)， 刘丽(阜新煤电集团公司,123000)
中国科技信息 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 2005，""(14) 6次
ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ可分别按位移、速度或加 速度定义各种运动，包括定值、步进、谐波、样 条曲线和函数等运动。另外，该软件完全支持ＭＤＩ 公司著名的仿真软件ＡＤＡＭＳ提供的函数｛４Ｉ。还 可以模拟系统各种受力情况，包括拉压弹簧和扭 转弹簧、拉压阻尼和扭转阻尼、作用力、作用力 矩、反作用力、反作用力矩和碰撞力等。还有独 特而实用的接触（点线接触，即丽个零件在作相 对运动时，一个零件上的某一点可以沿另一个零 件上某一曲线运动；线线接触，即两个零件在作 相对运动时，一个零件上的某一曲线始终或间断 的与另一个零件上某一曲线上相接触）和耦合定 义功能，因此，用ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ可以建立各种 复杂的实际系统的精确运动仿真模型。
过仿真动画直接观察系统运动情况；还可以将结 果输出为通用的ＡＶＩ格式动画；若想在互联网上 传输展示仿真结果，可以输出为ＶＲＭＬ格式的动 画；可以输出到Ｅｘｃｅｌ表格中，以表格或图形的形 式显示数据｛可以输出为Ｔｅｘｔ文件； 当然还有 功能强大、内容丰富的各种ＸＹ图形输出。
总之，ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ功能十分强大，且求
３，Ｃ０酾＾ＯｓＩ、＾０ｔｉｏｎ软件的功能
３．１，ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ中的运动副【ｌ ３Ｉ ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ软件支持多种约束，包括转 动副、移动副、圆柱副、球面副、万向节、螺纹 副、平面酉ｍｌｉｎ固定约束。还支持共点、共线、共 面、平动、平行轴、垂直等虚约束。 ３．２，ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ中的运动和载荷【ｌ ３１
2.学位论文 廖伟 非圆齿轮行星系分插机构的优化设计和动态仿真 2009
水稻机械化种植是提高插秧效率、增加农民收入的主要措施之一。但是中国目前水稻机械化面积只占到水稻种植总面积的2.8％。目前在市场上销售 的各种乘坐式高速插秧机，其关键部件--分插机构，大部分都是R本的偏心齿轮分插机构或是椭圆齿轮分插机构，并且都已被日本申报了专利保护。为了 实现乘坐式高速插秧机的国产化，就必须设计出具有自主知识产权的分插机构，该分插机构能够适应我国不同地区的插秧要求，能提高我国水稻种植机 械化水平。本论文发明的非圆齿轮分插机构就是在此背景下诞生的。并申报了两个发明专利(200810162111.7；200810162112.1)。<br> 本论文首先分析了非圆齿轮节曲线的设计和齿廓的设计方法，然后以非圆齿轮分插机构的运动学数学模型为基础，以运动轨迹为优化目标开发了非圆齿 轮分插机构辅助设计与优化软件，并建立了虚拟样机进行了动态仿真分析。本论文主要研究内容和结果如下：<br> 1)对非圆齿轮节曲线的设计和齿廓的设计进行了研究，并对不同的非圆齿轮传动平稳性进行了比较。利用包络法原理建立了非圆齿轮齿廓的数学模型并 开发了非圆齿轮齿廓设计软件。为非圆齿轮的高精度制造扫除了障碍。使非圆齿轮分插机构在实际生产中的应用成为可能。<br> 2)为提高插秧质量，对非圆齿轮行星系分插机构的运动特性进行了研究，建立了巴斯噶蜗线齿轮分插机构的运动学数学模型，对该机构的位移、速度、 加速度进行了研究。为非圆齿轮分插机构辅助设计与优化软件的开发提供了数学模型。<br> 3)提出分插机构优化的目标函数。然后利用VB6.0平台开发了非圆齿轮分插机构辅助设计与优化软件。该软件具有良好的工作界面，便于设计者进行理 论分析和参数优化，图形具有形象直观，信息量大等特点。通过辅助设计与优化软件，获得一组优化参数：a0=70°，ψ0.49°，l=19.9969mm，b=3.2mm，S=155mm，δ0=0，ω=200r/min，α=40.4965mm，株距为13.mm，这组优化参数下取秧角=12.58°，推秧角 =72.08°，两角差值59.50°，相对运动轨迹为腰子形，绝对运动轨迹高度295mm，能够适应大苗的插秧要求，可以同时满足南方和北方地区不同的插秧 要求。<br> 4)按照优化参数结果进行了非圆齿轮分插机构的整体结构设计，并在AutoCAD下完成了装配图，同时分析了在设计中应该注意的问题。<br> 5)建立了巴斯噶蜗线齿轮分插机构的三维模型，完成了虚拟装配和虚拟样机的开发。基于ADAMS分析软件对所设计的分插机构进行动态仿真和分析，动 态仿真得到的运动轨迹和辅助设计与优化软件理论计算得出的轨迹高度吻合。相互印证了运动学数学模型和虚拟和辅助设计与优化软件理论计算得出的 轨迹高度吻合。相互印证了运动学数学模型和虚拟样机的正确性。
当然也可以直接由ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ进行定义。本 例中遇到的是旋转副、移动副和万向铰，如图２中 的约束标记所示。然后设置曲柄绕曲柄座运动副 的运动初始状态，本例中设置旋转速度为３６０度／ 秒钟。上述内容设置完毕就可以通过点击仿真按 钮进行仿真，而且系统还可以录制动画，并生成 动画文件，以便于进行对比分析。在仿真过程中 可以测量任何构件上任何点的速度和加速度，还
科技论坛
中国科技信息２００５年第１４期
ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｊｕｌ．２００５
基于ＣⅨ溯０ＳＭｏｔｉｏｎ软件的机构动态仿真与应用
曹桂霞１冯长建１宁晓丹１刘丽２ （１，大连民族学院 １ １ ６６００； ２，阜新煤电集团公司 １２３０００）
摘要： 介绍了与ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件无缝集成的机械运动仿真软件ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ的功能和技术特点，通过一个机构的仿真实例，展示了该软件在机构动态
参考文献(4条) 1.SolidWorks Inc.COSMOSMotion User,s Guide 2004 2.喻宏波.王玉敏.王玉新 多杆空间机构三维实体仿真 1999(09)
3.阮静.郗向儒.韩锐 基于SolidWorks开发的机构运动方案设计虚拟实验系统[期刊论文]-山东理工大学学报(自然
行校核。
５。结束语
通过实例分析可以 看出，利用机械动态仿
建好三维模型后，在装配模块下直接进入仿
真环境。在进行仿真之前，应先进行与仿真相关 的基本参数设置，如力的单位、时间单位，重力 加速度大小，以及与动画有关的帧时间间隔及帧 数等。例如，在本例的仿真中，设置力的单位是 Ｎ，时间的单位是ｓ，仿真动画的时间间隔是０．０２ｓ， 帧数为１ ｏｏ（根据仿真精度要求适当调节时间间隔 和帧数）。利用Ｓ ０ １ ｉ ｄ ｗ ０ ｒ ｋ Ｓ插件工具 ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ的智能运动构建器，把曲柄座和 机械臂座进行固定。幸运的是ＣＯＳＭＯＳＭｏｒｉｏｎ可 以自动识别Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ装配体零件之间的约束副，
现模型动态交互更新。经过分析干涉的原因是由
于机械臂的棱边所引
暄的，于是把棱边进行
到圆处理，如图６ＹＫｒ示，。
修改后的模型，再
欠进行运动仿真，干涉
圈５检测出的：’涉部
现象消失了。 上述只是曲柄滑块
机构仿真的简单实例，此外，ＣＯＳＭＯＳＭｏｆｆｏｎ输
出的运动载荷还可以和有限元软件进行结合，从
而对运动构件的强度进
科学版) 2004(01) 4.郑建荣 ADAMS虚拟样机技术入门与提高 2002
相似文献(10条)
1.期刊论文 李盛年.汪发根.蒲如平.李平 基于Simulink的两自由度并联调姿机构动态仿真 -机械2004,31(2)
介绍了一种两自由度的并联微动调姿机构的结构特点,推导出调姿机构的运动学逆解,以及其速度方程和加速度方程,并且运用MATLAB/Simulink实现 了机构动态仿真,进行仿真计算,最后给出相应仿真结果.
3.期刊论文 苏成云.杜健民.李旭英.白雪卫.陈淑英.SU Cheng-yun.DU Jian-min.LI Xu-ying.BAI Xue-wei.CHEN
Shu-ying 高密度压捆机插草机构的动态仿真 -内蒙古农业大学学报(自然科学版)2007,28(2)
用传统方法对多体机构运动学分析较困难,本文利用ADAMS多体系统仿真分析软件对高密度压捆机插草机构进行了动态仿真,得出了满足设计要求的各 构件的最优化尺寸,为插草机构及压捆机的结构改进提供依据.
是进行零件之间 的干涉检查，本
例通过机构运动仿真分析，进行干涉检查，结果
发现在万向铰附近的机械臂的棱边和万向铰之帕ｊ
存在运动干涉，如图５所示。
通过运动仿
真分析发现零 件存在干涉后，
可以直接在装
配体环境下修
圉４滑环仿翼运动加速度圈输出
改发生干涉的 零件，而且装配
体零件中的修改可以直接反映在零件模型上，实
１，经由万向铰传
圈２曲柄橱块结构装配
递到机械臂，机械 臂带动连杆２运
动，连杆２又带动滑环在滑轴上运动。因此该机
构把曲柄的旋转运动转化为曲柄旋转轴线上的一
可以计算约束副之间的支反力。图３和图４分别 表示滑环仿真过程中运动的速度和加速度图。
４．３，动态干 涉检查和模型的
改进
运动仿真的
一个重要内容就
圈３滑环伯真运动速度图输出
２，Ｃｏ酾帕ｓＭｏｔ．ｏｎ软件的特点
ＣＯＳＭＯＳＭｏｔｉｏｎ是一个全功能运动仿真软 件，与当今主流的三维ＣＡＤ软件ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ无 缝集成，可以对复杂机械系统进行完整的运动学 和动力学仿真，得到系统中各零部件的运动情况， 包括位移、速度、加速度和作用力及反作用力等。 并以动画、图形、表格等多种形式输出结果，还 可将零部件在复杂运动情况下的复杂载荷情况直 接输出到主流有限元分析软件中，从而进行正确 的强度和结构分析。
—ｊ 得的结果与。实际非常吻合，可以满足用户对运动ｊ
仿真分析的各种需求。