Лабораторная работа «Использование модулей инженерных

Расчетов при динамическом анализе механизмов средствами САПР»

 

Цель работы – на основе трехмерной сборочной модели «T-Flex» выбранной схемы механизма произвести ее исследование по направлениям:

- применения систем «Экспресс Анализ» («Анализ») и «Экспресс Динамика» («Динамика») программного комплекса «T-Flex» для определения кинематических и динамических характеристик механизма, прочностных характеристик отдельных его звеньев;

- изучение возможностей и решаемых практических задач по анализу и синтезу механизмов с использованием систем инженерных расчетов;

- представление полученных результатов расчетов в виде графиков и анимационных роликов;

- подбор новых примеров расчетов и результатов по задачам динамического анализа механизмов.

 

Порядок выполнения работы

 

3.1.1 По заданному из таблицы 1 или отдельному заданию преподавателя варианту модели механизма в виде кинематической сборки создать задачу анализа движения [1]. При этом настроить расчёт без учёта трения в шарнирах, убедиться, что сила тяжести в задаче направлена вертикально вниз по отношению к рабочему расположению модели механизма в 3D-сцене.

3.1.2 С помощью систем инженерных расчетов программного комплекса «T-Flex» определить перемещения, скорости и ускорения центров масс звеньев механизма, а также кинематические характеристики вращательных движений звеньев на основе его 3D-модели. При этом задаться значением номинальной угловой частоты вращения кривошипа (звена приведения).

3.1.3 С помощью систем инженерных расчетов программного комплекса «T-Flex» определить реакции в кинематических парах механизма на основе его 3D-модели, а также мощность привода из условия отклонения значений угловой частоты вращения кривошипа (звена приведения) в диапазоне до 10 % от номинальной угловой частоты вращения при действии инерционной нагрузки и сил веса на звенья механизма.

3.1.4 Выполнить представление полученных результатов расчетов в виде графиков и анимационных роликов.

3.1.5 Используя полученные значения реакций в кинематических парах механизма, определить размеры элементов кинематических пар из условия прочности с коэффициентом запаса равным 2. При этом применить систему «Экспресс Анализ» («Анализ») [1].

3.1.6 Разработать обоснованные предложения по выбору новых примеров расчетов и результатов задач динамического анализа механизмов с помощью систем инженерных расчетов программного комплекса «T-Flex». При этом руководствоваться следующими критериями:

- новизна и актуальность;

- наличие авторской идеи;

- значение результатов для теории и практики;

- эстетическое оформление работы;

- качество представления результатов работы.

 

Содержание отчета

 

Лабораторная работа:

«Использование модулей инженерных расчетов при динамическом анализе механизмов средствами САПР»

3.2.1 Изображения 3D-модели механизма – элементы модели, в том числе, параметры расчета (направление действия сил веса звеньев механизма в модели, отсутствие учёта сил трения в шарнирах), элементы задачи анализа движения: шарниры, нагружения, датчики, результаты. В иллюстрации представить также направления осей координат 3D сцены и расположение относительно них модели механизма.

3.2.2 Таблицы значений перемещения, скорости и ускорения центров масс звеньев механизма, а также кинематические характеристики вращательных движений звеньев в зависимости от времени на основе его 3D-модели в период кинематического цикла механизма.

3.2.3 Численные максимальные по модулю значения реакций в кинематических парах механизма, а также мощность привода из условия отклонения значений угловой частоты вращения кривошипа (звена приведения) в диапазоне до 10 % от номинальной угловой частоты вращения при действии инерционной нагрузки и сил веса на звенья механизма, определённые с помощью его 3D-модели.

3.2.4 Иллюстрации результатов, полученных на основе анализа движения модели механизма в 3D-сцене.

3.2.5 Иллюстрации результатов, полученных на основе прочностного анализа элементов модели механизма в 3D-сцене.

3.2.6 Обоснования и иллюстрации предложения по выбору новых примеров расчетов и результатов задач динамического анализа механизмов с помощью систем инженерных расчетов программного комплекса «T-Flex».

 

Работу выполнил.................................. Работу принял..............................

 

Контрольные вопросы

 

3.3.1 Особенности построения 3D сборок методами «сверху вниз», «снизу вверх» и комбинированным методом с использованием сопряжений, систем координат и степеней свободы в T-Flex CAD 3D.

3.3.2 Инженерные расчеты средствами САЕ-систем.

3.3.3 Назначение и принципы работы в системе «T-Flex-Динамика».

3.3.4 Назначение и принципы работы в системе «T-Flex-Анализ».

3.3.5 Анимация средствами САD-систем.

3.3.6 Что такое динамическая модель механизма?

3.3.7 Создание конечно-элементной сетки, ограничений, закреплений и датчиков в CAE-системах.

3.3.8 Задачи кинематического анализа механизма.

3.3.9 Задачи динамического анализа механизма.

 

Разработаны физические модели двух схем исполнительного механизма ножничного подъёмника, которые используются в качестве наглядных пособий при выполнении лабораторных и практических работ по дисциплине «Теория механизмов и машин» в Рязанском институте (филиале) Московского политехнического университета (рисунок 9).

 

   

Рисунок 9 – Макетирование рычажных механизмов ножничного подъёмника

 

В результате разработки проекта разработаны обоснованные предложения по выбору новых примеров расчетов и результатов задач динамического анализа механизмов с помощью систем инженерных расчетов программного комплекса «T-Flex». При этом руководствоваться следующими критериями:

- новизна и актуальность;

- наличие авторской идеи;

- значение результатов для теории и практики;

- эстетическое оформление работы;

- качество представления результатов работы.

Наглядное изображение объекта изучения способствует качественному обучению. Решение учебных задач на основе трехмерного компьютерного моделирования повышает профессиональную культуру будущего специалиста. Новые образовательные технологии являются эффективным методом обучения и способствуют лучшему пониманию предмета, популяризации и распространению научных знаний.

Представленные программы отвечают современным технологиям высшего технического образования, основанным на информационно-техническом оснащении, и позволяют решать комплекс методических задач: умение идентифицировать, классифицировать, систематизировать, транслировать информацию из разных источников; поэтапно (дискретно) создавать построения трудоемких графических решений; применять видео материалы и анимированные схемы механизмов для демонстрации наиболее сложных объектов, процессов, новейших разработок в области машиностроения и т.д.

В рамках дисциплины «Теория механизмов и машин» студент в достаточной мере осваивает методы использования САПР в решении профессиональных задач.