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# 曲柄滑块模型

在本教程中，您将会学习以下内容：

  • 导入 CAD 模型
  • 为零件分组
  • 关节与驱动设计
  • 生成 Modelica 模型
  • 仿真模型
  • 查看仿真结果和数据

# 导入 CAD 模型

  1. 准备模型

    准备一个曲柄滑块机构模型的 CAD 文件：slider_crank_mechanism.step （右击 -> 弹出上下文菜单 -> 将链接另存为）。

  2. 导入模型

    启动 Sysplorer，进入工具，单击 CAD 工具按钮，即可打开 CAD 工具窗口。

    单击导入，弹出选择一个 CAD 文件窗口，选择步骤 1 中准备好的曲柄滑块机构 CAD 文件，单击打开，弹出导入进度条，请等待模型加载。

  3. 加载完成后的界面如下图所示：

提示

如提示缺少工具的 License，请联系我们 (opens new window)。

# 为零件设置分组

  1. 选择零件移动至合适的分组

    在模型浏览器或三维视图中选择滑块底座SlideWay_1后，右击弹出上下文菜单，单击移动至，在菜单中单击base，将滑块底座SlideWay_1移动至分组base下，如下图所示：

    设置分组也可以通过另一种方式实现：首先单击菜单栏中组合按钮，在窗口右侧弹出选项-组合侧边栏；然后按住 Ctrl 键，在模型浏览器或三维视图中单击选择需要分组的零件后，在侧边栏中编辑分组名称；最后单击添加按钮完成新分组的添加。若为零件较多、比较复杂的 CAD 模型，可以勾选分组后隐藏功能。如下图所示：

  2. 分组完成之后，如下图所示：

    单击菜单栏中清理，清理所有顶层空分组，如下图所示：

# 添加连接和驱动

  1. 添加固定副

    单击菜单栏连接中固定副，在窗口右侧弹出选项-连接，如下图所示：

    根据窗口左下角状态栏提示语，在三维视图中移动鼠标至底座base_1上，鼠标会跟随显示一个固定副图标，按住 Alt 键，滚动鼠标滚轮，放大固定副图标至合适大小，然后在底座base_1上合适位置单击，将固定副Fixed1放置到底座base_1上，完成零件 1 的选择，如下图所示：

    要将分组base与大地固定，零件 2 选择Ground即可，可以单击三维视图窗口空白处，也可以选中模型浏览器中Ground节点，此时三维视图中的固定副Fixed1的图标由白色变成青绿色，表示完成该固定副的添加，如下图所示：

  2. 添加转动副

  • 添加底座base_1与曲柄R1_1之间的转动副

    单击菜单栏连接中转动副，右侧边栏选项-连接图标变更为转动副，如下图所示：

    在三维视图中鼠标移动至底座base_1上，直接右击，在弹出的上下文菜单中单击隐藏选中实体，将底座base_1隐藏，便于添加转动副，如下图所示：

    根据窗口左下角状态栏提示语，在三维视图中拾取曲柄R1_1的圆柱面，当圆柱面变为青绿色高亮，且跟随鼠标显示的转动副图标自动吸附至圆柱轴线处，表示拾取成功，如下图所示：

    此时直接单击鼠标，三维视图中曲柄R1_1黄色高亮，右侧选项-连接侧边栏选项中零件 1 填充了R1_1，如下图所示：

    零件 1 选择完成后，在三维视图空白处右击，在弹出的上下文菜单中单击显示所有实体，将之前隐藏的底座base_1显示，如下图所示：

    然后拾取底座base_1的任意几何特征，直接单击，完成零件 2 的选择，如下图所示：

    底座base_1与曲柄R1_1之间的转动副Revolute1添加完成的状态如下图所示：

  • 添加曲柄R1_1与连杆R2_1之间的转动副

    将连杆R2_1隐藏后，在三维视图中拾取曲柄R1_1的圆柱面，当跟随鼠标显示的转动副图标自动吸附至圆柱轴线处时，单击鼠标，三维视图中曲柄R1_1黄色高亮，右侧选项-连接侧边栏选项中零件 1 填充了R1_1，如下图所示：

    零件 1 选择完成后，将之前隐藏的连杆R2_1显示，然后拾取连杆R2_1的任意几何特征并单击，完成转动副Revolute2的添加，如下图所示：

  • 添加连杆R2_1与滑块Slider_1之间的转动副

    将连杆R2_1隐藏后，在三维视图中拾取滑块Slider_1的圆柱面，当跟随鼠标显示的转动副图标自动吸附至圆柱轴线处时，单击鼠标，三维视图中滑块Slider_1黄色高亮，右侧选项-连接侧边栏选项中零件 1 填充了Slider_1，如下图所示：

    零件 1 选择完成后，将之前隐藏的连杆R2_1显示，然后拾取连杆R2_1的任意几何特征并单击，完成转动副Revolute3的添加，如下图所示：

  1. 添加平移副

    单击菜单栏连接中平移副，右侧边栏选项-连接窗口切换为平移副，如下图所示：

    根据窗口左下角状态栏提示语，在三维视图中拾取滑块底座SlideWay_1的圆柱面，单击完成零件 1 的选择，然后拾取滑块Slider_1的任意几何特征，单击完成零件 2 的选择，如下图所示：

    滑块Slider_1与滑块底座SlideWay_1之间的平移副Prismatic1添加完成的状态如下图所示：

  2. 添加转动驱动

    单击菜单栏驱动中转动驱动，在窗口右侧弹出选项-驱动，如下图所示：

    在三维视图中，鼠标移动至底座base_1上，直接右击，在弹出的上下文菜单中，单击隐藏选中实体，隐藏底座base_1，以同样的方式隐藏固定副Fixed1，如下图所示：

    根据窗口左下角状态栏提示语，在三维视图中拾取转动副Revolute1，当鼠标移动至转动副图标的区域时，会显示白色的转动驱动的图标，如果图标太小，可以按住 Alt 键，滚动鼠标滚轮，放大转动驱动图标至合适大小，如下图所示：

    直接单击，此时三维视图中的转动驱动图标由白色变成红色，表示转动驱动Rotational1添加完成，然后按 Esc 键，或再次单击菜单栏驱动中的转动驱动按钮退出添加驱动的状态即可，如下图所示：

# 生成 Modelica 多体模型

  1. 检查

    完成分组、关节和驱动设计后，单击菜单栏中检查，会弹出检查信息窗口，如下图所示：

  2. 接受并退出

    单击接受并退出按钮，弹出导出设置弹窗，重命名模型包名为slider_crank_mechanism_demo，如下图所示：

    生成模型默认选择多体，单击确定后，弹出生成工程进度条，如下图所示：

    提示

    若未单击检查，直接执行接受并退出，工具也会自动执行必要项的检查功能。

    等待进度条加载完毕，即可退出本工具，返回至 Sysplorer。

    此时，Sysplorer 平台左侧用户模型下生成曲柄滑块机构模型包slider_crank_mechanism_demo，如下图所示：

    同时左侧 CAD 浏览器中新增导入的曲柄滑块模型，如下图所示：

    图形窗口中显示生成的 Modelica 框图模型slider_crank_mechanism_main.mo，如下图所示：

    提示

    生成 Modelica 模型时，工具会默认为所有驱动组件分别添加一个类型为 Modelica.Blocks.Sources.RealExpression 的实数表达式组件，值默认为 1。

# 仿真及结果查看

  1. 仿真运行

    单击主页 > 仿真设置，将仿真区间中的终止时间设置为10，单击确定，然后单击仿真，等待系统响应完毕。

  2. 查看后处理结果

    在结果查看器窗口中，新增动画，弹出动画窗口，单击播放，即可看到曲柄滑块机构模型运动的动画效果，如下图所示：

    您也可以对各个关节输出的力、体质心的位移等数据结果进行查看，下图为曲柄R1和连杆R2连接处 xyz 方向的位移曲线：

  3. 应用案例获取。

    • 获取工程压缩包，右击->弹出上下文菜单->将链接另存为：slider_crank_mechanism_demo.zip；
    • 解压slider_crank_mechanism_demo.zip；
    • 在 Sysplorer 中打开解压目录下的package.mo。