Pro/MECHANICA: Motion Analysis
Version 2001
Глава 8 - Независимый режим
Упражнение 8a - Кривошипно-шатунный механизм в независимом режиме (Продолжение)
Цель
После завершения этого упражнения Вы будете способны:
Создайте динамически подобную модель в независимом режиме
В этом упражнении Вы продолжите моделирование кривошипно-шатунного механизма. Вы установили желательное движение, используя драйвер на оси подшипникового соединения. Вы теперь определите динамическое движение механизма, когда к ползуна (поршня) применяется фиксированная сила, имитирующая процесс горения в двигателе.
Модель кривошипно-шатунного механизма должна быть открыта в независимом режиме Motion и быть настроена как рассматривалось в упражнении 8a.
Задание 1: Удалите драйвер.
1. Выберите Edit, Delete, Entity из опускающегося меню.
2. Выберите Drivers из меню Design и выберите драйвер, как показано на рисунке 8–46.
Рисунок 8-46
3. Щёлкните средней кнопкой для удаления драйвера. Точечная сила по X оси WCS будет приложена к центру массы ползуна, имитируя нагрузку от процесса сгорания в двигателе. Сила от сгорания смеси будет активизирована только когда позиция y- левой точки стержня (точка B) будет между 0 и 0.5 и направо от WCS. Вы создадите критерии для отслеживания позиций x- и y- точки B. Эти критерии будут использоваться для активации силы.
Задание 2: Создайте критерий точки.
1. Выберите Main, Model, Measures, Point.
2. Выберите точку
B, как показано на рисунке 8–47. Используйте точки 
и 
для выбора
"rod, point_5".
Рисунок 8-47
3. Открывается диалоговое окно
Create Point Measure. Введите значения, показанные на рисунке 8-48, и нажмите кнопку .
Рисунок 8-48
4. Повторите шаги с 1-го по 3-ий для создания второй точки критерия, контролирующего позицию y- точки B. Назовите критерий [rod_pos_y].
5. Щёлкните средней кнопкой для завершения создания критерия.
Задание 3: Создайте нагрузку фиксированной силы.
1. Выберите Main, Model, Loads, Fixed Force.
2. Выберите точку E (как показано на рисунке 8–47) и переключитесь для выбора "slider, Center of Mass".
3. Введите [1 0], чтобы определить направление силы вдоль оси x-. Открывается диалоговое окно Create Fixed Force, показанное на рисунке 8–49.
Рисунок 8-49
4. Назовите силу [engine_force].
5. Нагрузка будет определена полиномом относительно времени. Введите [-1000] в поле D.
6. Включите кнопку радио кнопку
Conditionally, затем нажмите кнопку 
.
7. Выберите
rod_pos_x из диалогового окна Select a Measure и нажмите кнопку 
.
8. Нажмите кнопку второй раз и выберите
rod_pos_y из списка критериев. Нажмите кнопку .
9. Повторите шаг 8, чтобы добавить rod_pos_y в форму дважды.
10. Введите величины для условий нагрузки, как показано на рисунке 8-50. Это подразумевает, что нагрузка будет активироваться только когда позиция x- шатуна более 0 и позиция y- между 0 и 0.5.
Для одновременного управления активацией нагрузки может быть определено до четырех критериев.
Рисунок 8-50
11. Нажмите кнопку . Нагрузка появляется на модели, как показано на рисунке 8-51.
Рисунок 8-51
Задание 4: Определите начальные условия на вращательной оси подшипникового соединения.
1. Выберите Main, Model, Initial Conditions, Joint Axis.
2. Выберите вращательную ось подшипника, как показано на рисунке 8–51.
3. Введите начальное условие для Required в [0.09] радиана. Также определите для Required начальную угловую скорость равной 0, как показано на рисунке 8–52.
Рисунок 8-52
Задание 5: Определите анализ движения.
1. Выберите Main, Analyses.
2. Выберите Motion из раскрывающегося меню New Analysis и нажмите кнопку 
.
3. Назовите анализ [engine_force].
4. Для Duration введите [0.3] секунды.
5. Для Increment введите [0.0001] секунды.
6. Нажмите кнопки 
и 
.
Задание 6: Выполните анализ engine_force.
1. Выберите Run.
2. Выберите из списка
engine_force и нажмите кнопку 
. Появляется диалоговое окно
Question, показанное на рисунке 8-53.
Рисунок 8-53
3. Анализ требует очень малых временных шагов, чтобы захватить условия, которые активизируют фиксированную точечную силу. Нажмите кнопку 
для начала анализа. Для завершения анализа потребуется 2-4 минуты. В течение этого время наблюдайте эффекты от фиксированной силы на механизм.
Задание 7: Анимация модели.
1. Выберите Results, Animate, Special.
2. Заполните диалоговое окно Animation Control, как показано на рисунке 8–54. Поскольку анализ содержит множество кадров, Frame Increment бы установлен на 7, чтобы увеличить скорость анимации.
Рисунок 8-54
3. Нажмите кнопку 
для начала анимации. Механизм ведет себя подобно кривошипно-шатунному механизму, приводимому в действие драйвером, за исключением того, что ползун перемещается всё быстрее и быстрый, благодаря нагрузке,
имитирующей сгорание смеси. Теперь Вы создадите диаграмму, чтобы
видеть приращение скорости.
Задание 8: Создание графических результатов для кривошипно-шатунного механизма.
1. Выберите Results, Graph, Load.
2. Выберите силу нагрузки на двигатель, которая приложена к ползуну.
3. Выберите
Force X из опускающегося меню Select Force or Torque Type, нажмите кнопку и щёлкните средней кнопкой мышки для отображения диаграммы. Появляется диаграмма силы, приложенной к ползуну, как показано на рисунке 8–55. Из диаграммы Вы можете видеть, что набор активирующих условий для данной силы успешно работает.
Рисунок 8-55
4. Выберите Done и щёлкните средней кнопкой мышки для закрытия этой диаграммы и создания другой.
5. Выберите Jt Axis Velocity и выберите вращательную ось подшипникового соединения (ось соединения номер 2) для отображения диаграммы угловой скорости мотылёвой шейки. Данная диаграмма показана на рисунке 8–56. Эти результаты имеют смысл?
Рисунок 8-56
6. В заключении Вы отобразите силу реакции двух шарнирных соединений. Выберите Results, Graph, Connection и выберите pin_crank_rod, как показано на рисунке 8–57.
Рисунок 8-57
7. Выберите
Force Mag и нажмите кнопку 
. Затем щёлкните средней кнопкой мышки,
чтобы отобразить диаграмму. Появляется диаграмма величины силы реакции для шарнирного соединения, соединяющего мотылёвую шейку и шатун, как показано на рисунке 8-57.
Рисунок 8-58
8. Повторите шаги 6 и 7, чтобы создать диаграмму величины силы реакции на шарнирном соединении, соединяющем шатун к ползуну. Диаграмма выглядит как показано на рисунке 8-59.
Рисунок 8-59
Обе диаграммы показывают максимальную силу реакции примерно равной 2200 фунтов (lbf).
9. Сохраните модель и закройте независимый режим Motion, выбрав File, Exit.