机械动力学软件SIMPACK上级报告
(201-~201-学年第1学期)
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目录
第一章、单摆模型..................................................................................................... 1 第二章、双摆模型..................................................................................................... 5 第三章、3连杆机构的建立 ....................................................................................... 8 第四章、转向架的建立.............................................................................................12
第五章、车体的建模 ................................................................................................37
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第一章、单摆模型
1.1新建模型
主菜单》,单击 ,新建一个名为mingchenPendulum
文件。如图1-1。
图 1-1
1.2 新建一个Body
点开建模窗口》单击
新建名为$B_mingchen_Body1的刚体双击【,B_mingchen_Body1】并设置参数如下:
质量Mass=5.0kg质心(x,y,z)=(0,0,-0.3).
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22 转动惯量为Ixx=Iyy=10.0,Izz=1.0.如图1-2. kg.kg.mm
单击【3D Geometry】 并双击【$P_mingchen_Body_1_CUbody】设置模型的外形参数.并单击【OK】完成.如图1-3所示。单击【save】保存设置。
图 1-2 模型参数 图 1-3 外形设置
1.3销钉的建立
回到建模窗口》单击 》双击【,B_mingchen_Body1】》 【3DGeometry】
新建一个实体【$P_mingchen_Body_1_Cubody_2】
双击【$P_mingchen_Body_1_Cubody_2】设置模型参数如图1-4所示。单击平【OK】返回建模窗口。单击【save】保存设置。
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图 1-4 销钉参数
1.4 铰的新建和体的铰接
单击》双击$J_Body1》单击
选择01号铰接并设置参数如图1-5所示,并铰接2个体,单击【OK】返回建模窗口完成铰的建立。并保存设置。
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图 1-5 铰参数
1.5运行并保存模型
单击 》单击【go】运行模型》单击【File】》save》【File】》Exit。
图 1-6 运行窗口 图 1-7 模型
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第二章、双摆模型
2.1模型的建立
主菜单》,单击 ,新建名为 mingchen_dublePendulum的文件,如图2-1所示。
图 2-1 双摆模型
复制已经建立的单摆模型并修改刚体名字为$B_mingchen_Body1_2.
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2.2Mark的建立
在体$B_mingchen_Body1_2建立Mark点为(0,0,-0.7)命名为$M_mingchen_Body1_2_1,如图2-2所示.点击【save】保存设置。
图 2-2 Mark参数
2.3体2摆杆的建立
单击》单击
建立新刚体命名为【$B_mingchen_baigan】双击【$B_mingchen_baigan】进入参数设置。摆杆参数为质量Mass=2.5kg,重心位置=(0,0,-0.5)m,转动惯
22量为Ixx=Iyy=15 Izz=1.0。单击【save】保存设置。 kg.kg.mm
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2.4铰的建立
主菜单》单击》双击$J_mingchen_baigan
设置铰的参数,选择01号铰如图2-3所示。单击【OK】》单击【save】。
图 2-3 铰的设置
2.5铰接摆杆和Body
将摆杆和body铰接上的Mark铰接起来并运行模型。图2-4所示.
图 2-4 运行窗口
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2.6传感器的建立
建立传感器S_1,选择marker点从$M_mingchen_Body1_2_1到$M_mingchen_baigan。设置时间进行时间积分并获得结果如图2-5所示.
图 2-5 传感器运行结果
单击【File】》save》【File】》Exit。
第三章、3连杆机构的建立 3.1新建模型
主菜单》,单击 ,新建mingchen_3liangan的文件.
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3.2杆1的建立
1) 建模窗口》单击》双击body_1》创建Body【$B_mingchen_Body1】
双击【$B_mingchen_Body1】进行参数以及模型外形的建立,如图2-6所示。
图 2-6 杆1
2) 在杆1上建立3个Mark点分别为(0,0,0.2),(0,0,-0.2),(0,0,0).
3) 复制杆1粘贴并修改名称为$B_mingchen_Body2,$B_mingchen_Body3。
3.4 铰的建立
1) 建模窗口》单击》双击【$B_mingchen_Body1】
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2) 设置如图2-7所示参数的铰,选取01号铰,设置完成单击【ok】》单击【save】保存设置。
图 2-7 铰设置
3) 杆与杆之间的铰接。如图2-8,2-9所示。
图 2-8 杆1,2的铰接 图2-9 杆2,3的铰接
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3.5 约束的建立
1) 支座的建立
建模窗口》单击》双击【$B_Isys】》单击,新建一个Maker 坐标为(0,0.4,0)命名为$M_Isys_mingchen,如图2-10所示。
图 2-10 支座
2) 约束的建立
建模窗口》单击》单击,新建一个名为$L_mingchen的约束,选用25号约束,约束设置如图2-11所示。分别约束Y方向和Z方向上的自由度。
3) 单击》返回建模窗口》单击【save】保存设置。
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3.6 模型的运行和保存
建模窗口》单击》单击【go】》单击【OK】》单击》【File】》【Exit】.
图 2-11 约束设置 图 2-12 模型
第四章、转向架的建立 4.1 轮对1的建立
1) 新建一个文件名为mingchenbogied的文件,单击进入建模窗口。
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2) 环境变量的设置
建模窗口》Globals》Gravity,设置重力。
图 4-1 重力设置窗口
3) 第一个轮对的建立
建模窗口》Element》bodies,设置轮对参数。新建轮对名为$B_6551WS1,
22 轮对参数:轮对质量=1250kg,三向惯量Ixx=Izz1000,Iyy=100 kg.kg.mm
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图 4-2 轮对参数 4) 参数化设置
设置所有转向架相关的参数如图4-3所示。
图 4-3所示
5) 设置轮对外形
单击【3D Geometry】进入轮对外形参数设置。如图4-4所示。
图 4-4
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双击【$P_6551WS1_Cuboid】进行参数设置。如图4-5所示。
图 4-5 轮对参数设置
6) 运动副和铰的设置
建模窗口》单击》双击$J_6551WS1进行参数设置。图4 -6所示。
图 4-6
7) 设置轮轨接触。
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单击设置轮轨参数。设置参数如图4-7所示。单击【OK】然后单击【save】保存.
图 4-7 轮轨参数
8) 轨道的建立
建模窗口》单击进入轨道参数设置。
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机械动力学分析软件SIPACK上机报告 轨道类型选取直线如图 4-8所示。
图 4-8 轨道类型选取
轨道长度为10000m参数如图4-9所示。设置完成后单击【OK】返回并保存.
图4-9 轨道设置
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9) 其他参数的设置
建模窗口》单击进行参数设置,参数设置如图4-10所示,单击
》回到建模窗口,单击【save】保存设置.
图 4-10 速度初始化
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4.2 轮对2的建立
1) 建模窗口》单击》双击【$B_6551WS2】》单击选取WS_1,然后单击【ok】返回保存设置。
图 4-11 轮对2参数
2) 单击【Generate/Update Wheel-Rail Elements of Joint】设置轮轨接触。同轮对1设置轮轨关系,然后单击【save】保存设置。
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4.3 构建的建立
1) 建模窗口》单击,进行刚体的建立。新建一刚体命名为$B_6551BF,双击【$B_6551BF】进行参数设置。参数如图4-12所示。
图 4-12 构架参数
2) 单击》双击【$P_6551BF_FRAME】弹出外形参数设置窗口进行构架外形参数的设置。
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单击选取22号构架类型。其他参数设置如图4-13所示。
图 4-13 构架参数
3) 构架横梁的设置
单击【3D Geometry】并建立两新体,分别命名为$P_6551_BF1_trvef1/2。
分别双击【$P_6551_BF1_trivef1】【$P_6551_BF1_trvef2。】进入图形设置窗口,基本参数如图4-14所示。
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设置完成后单击【ok】》【save】保存设置。
图4-14 横梁参数
4) 前后端梁的设置
单击【3D Geometry】并建立两新体,命名为$P_6551BF_DQ1/2并双击$P_6551BF_DQ1/2分别设置参数如图4-15所示。然后单击【ok】退出模型建立并保存设置。
图4-15 端梁参数
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5) 运动副的建立
建模窗口》单击》双击【$M_6551BF】,设置如图4-16所示的运动副。
图 4-16 运动副参数
参数设置好后回到建模窗口》单击【save】》单击【file】》单击【relod】。
4.4 轴箱的建立
1) 建模窗口》单击 新建一个刚体命名为$B_6551AB1通过参数化设置输
入数据设置参数:质量为60kg,转动惯量Ixx=Izz=80,Iyy=60。如图4-17所
示。
2) 单击进入轴箱外形参数设置。设置参数如图4-18所示.设置完
成后点击【OK】返回。
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机械动力学分析软件SIPACK上机报告 轴箱参数
图 4-17
轴箱外形参数
图 4-18
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机械动力学分析软件SIPACK上机报告 3) Mark的建立
点击【Markers】,进入标志点设置窗口,新建三个标志点。
拉杆标志点$M_6551_AB1_mark1(0.4,0,0)
弹簧标志点$M_6551_AB1_mark2(0,0,-0.3)
减震器标志点$M_6551_AB1_mark3(-0.3,0,0.3)。 4) 复制轴箱并复制3次同样的并修改名称一次为AB2、AB3、AB4
4.5轴箱的铰接
建模窗口》单击进入铰的设置,如图4-19所示。然后单击【OK】.其他三个轴箱应用等同于轴箱一完成轴箱的铰接.
图 4-19 铰参数设置
4.6 构架上Marker的建立
单击》双击【$B_6551BF】》单击,进入MARK的建立。
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新建四组与轴箱相对应的mark点,及前后端梁的mark共14个。建好后的Marker点如图4-20所示.
图 4-20 Marker点的创建
4.7 力的建立
1) 轴箱AB与构架力的建立。
建模窗口》单击》单击,新建拉杆力元,弹簧减振力元,弹簧力元。力元的建立列
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
如图4-21所示。分别一次命名为$F_BF2_ab4_1/2/3、$F_BF2_ab3_1/2/3、$F_BF2_ab2_1/2/3、$F_BF2_ab1_1/2/3。
图 4-21 力元列表
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2) 设置拉杆力元参数
点击$F_BFab1_3进入力元参数的设置。选用03号力元,采用参数化设置,设置好拉杆力元参数,在用同样方法分别设置好另外设置好其他4个轴箱上拉杆力元参数分别依次命名为$F_BF2_ab2_3、$F_BF2_ab3_3、$F_BF2_ab4_3,如图4-22所示.完成拉杆力元的设置后单击【OK】回到建模窗口单击【save】保存设置。拉杆力元的参数为1e7、6e6、1e7,在相应位置建立好新的marker点并保存设置.
图4-22 拉杆力元参数
3) 弹簧的设置
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图4-23 弹簧的设置
设置弹簧参数如上图所示,采用03号力元力分别为2e5、2e5、3e6,均采用参数化设置输入数据,然后应用等同于命令分别建立另外3个弹簧参数,分别一次命名为$F_BF2_ab2_2、$F_BF2_ab3_2、$F_BF2_ab4_2.完成设置后单击【OK】回到建模菜单单击【save】保存设置。
4) 减震器的设置。
建模菜单》单击.》单击,命名为$I_mingchen_DAMPER,并双击$I_mingchen_DAMPER进入参数设置如图4-24所示。
图 4-23 阻尼参数
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完成阻尼参数的设置回到建模窗口点击【save】保存设置。完成设置后图如4-24所示。
图4-24 阻尼参数图
力元的建立:建模窗口》单击》单击
新建力元,选择06号力元,荷载2e7,应用参数化设置输入数据参数,完成建立后回到建模窗口点击【save】保存设置,然后应用等同于命令分别建立另外3个力元,参数如图4-25所示。
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力元参数设置 图4-25
4.8 模型称重
弹簧长度初始化如图4-26所示。
图4-26 弹簧设置窗口
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称重速度的设置,设置初始速度为1km/h。如图4-27所示。
图4-27 速度设置窗口
完成设置后点击,在点击.然后保存。
主菜单》单击进入称重窗口如图4-28所示,点击【Initialise with All】,再点击【Perform Calculation】弹出称重结果。如图4-29所示。
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图4-27 称重窗口
图4-28 称重结果
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4.9 模型积分设置
1) 积分速度的设置
单击进入速度设置,设置积分速度为40km/h,然后点击
,保存。设置结果如图4-29所示。设置完成后点击【file】》【relod】
图4-29 积分速度设置
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2) 积分时间的设置
设置时间如图4-30所示完成后点击【save】保存设置。
图4-30时间设置
设置完成后回到主菜单》【Parvariation】》【Perform-Time Domain】》【TimeInt+Measurements】进行时间积分。完成后点击【File】》单击【Save】》【File】》【Reload】。
4.10 sensors的建立
点击然后进入设置,建立2个sensor点双击点开进入参数设置窗口,如图4-31所示。完成后点击【save】保存设置。完成端梁传感器的设置。
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图 4-31 sensor设置
4.11 运动分析
主菜单》单击进入运动分析,分别分析端梁x,y,z三方方向上的加速度,位移图。
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图 4-32 x方向图
图 4-33 y方向
图 4-34 Z方向
模型运动分析完成后【File】》【Save】》【File】》【Exit】,保存模型。
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第五章、车体的建模
5.1 建立车体
建模窗口》【Elements】》【Bodies】》单击
新建一个刚体,命名为$B_6551_carbody,然后进入刚体的设置窗口。车体相关参数为质量为46000kg,质心(0,0,-1.4),转动惯量Ixx=69000,Iyy=117000,Izz=141000.采用参数化设置输入数据,然后点击进入车体外形设置。然后返回点击【save】保存设置
图 5-1 车体外形参数
5.2 铰接车体与构架
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1) 在车体和构架前后的相应位置各建2个maker点一共四个;
2) 设置空气弹簧参数。新建一个力元名为mingchen_kongqihuang,选用05号力
元应用参数化设置输入参数。如图5-2所示。
图 5-2 空气弹簧参数
3) 应用同样的方法建立另外三个弹簧。
4) 抗蛇行减震器和横向减震器的建立。
在构架和车体的相应位置建立maker点铰接车体和构架,给减震器的受力为非线性的,横向减震器选择06号力元,力为2e7,抗蛇行减震器选择06号力元,力为2e7。参数如图5-3所示。建立完成后点击【save】保存设置。
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图 5-3
5) 进行轨道和轮对的设置。
建模窗口》单击【Globals】》单击【Track】,进入轨道设置窗口图5-4。
在【Excitation】项选择【Track-related】,进入激励设置窗口,参数如图所5-5所示,设置前25m为过渡区,激励选择09号激励,设置1000m。将前面轮对设置偏移0.008。
主菜单》单击【ParVariation】》单击【Configure】,进入参数设置。 设置参数。
图5-4 轨道设置 图5-5 激励设置
6) 车体建模完成,效果图如图5-6所示。
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图5-6 模型效果图
5.3结果分析
1) 车辆稳定性分析
建模主菜单》单击【Elements】》【Bodies】
双击$B_6551_BF2,进入刚体设置窗口》【markers】》【New】,新建mark点,命名为$M_6551_BF2_S2(0,0,-2),点击【ok】点击【save】保存。
单击【Elements】》单击【Bodies】
双击$B_6551_BF1》点击【markers】》点击【new】,新建两mark点,分别在前后端梁中心上1m,分别命名为$M_6551_BF1_F_DL(1.75,0,-2),$M_6551_BF1_B_DL(-1.75,0,-2).然后使用285进行统计,加速度分析结果如下图所示。
图5-7 Y,Z方向上的加速度情况
2) 过曲线速度分析。
设置轨道为曲线轨道曲线半径为300m,超高度为0.11m过度曲线100m,设置结果如图5-8所示。完成后,设置初速度为90km/h,积分时间为20s,运行完成完
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成后其脱轨系数,最大横向力,磨耗功,垂向力如分别如下图所示,有图像可知轮对脱轨系数为0.8,最大的横向力为5.9e4N,最大垂向力为1.2e5N,磨耗功为45m/s.
图 5-8 脱轨系数 图 5-9 横向力
图 5-10 横向力
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图 5-11磨耗功
3) 轮对减载率
单击【Info】》单击【Force elements】》单击【All Information】,进入力元大小窗口。找到total mass为57260kg,选择type003号过滤器,输入质量1/71575,单击【apply】,可得最大减载率1.6.
图 5-12 轮对减载率
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