Abaqus 旋转问题(4) - 公转与自转

有读者提到，在 Abaqus 中如何实现结构自转的同时，绕某个轴公转。此类问题在齿轮系统、机器人关节、转动机构中都较为常见。

齿轮的自转和公转

要实现结构同时自转和公转，一种简单的方法是使用铰链 (Hinge) 类型的连接器 (Connector) 单元，其只有绕UR1 自由度。本文通过一个齿轮结构，介绍在 Abaqus 中如何实现齿轮的自转和公转。

1. 齿轮的自转和公转

1.1 模型概述

如图所示，齿轮绕轴1自转的同时，绕轴2公转。

 

1.2 解决思路

创建两个铰链 (Hinge) 类型的连接器。一个连接器A沿着轴1，另一个连接器B沿着轴2。连接器 A和B 的一个端点均为轴1与轴2的交点。

 

基本步骤：

1.创建 3 个参考点：1）RP_gear在轴1上；2）RP1_Connector 在轴1与轴2的交点处；3）RP2_connector 在轴2上。

2.RP_gear 与齿轮使用耦合约束连接。如果仅关注齿轮的运动轨迹而不关注齿轮的变形，可以使用刚体约束，将齿轮定义为刚体。

3.创建两个线特征：1）RP_gear 与 RP1_Connector；2）RP1_Connector 和 RP2_connector。

 

4.创建铰链 (Hinge) 类型连接器截面属性。

 

5.创建两个局部坐标系，坐标系的 X 轴分别沿着轴1和轴2。

6.对特征线分配铰链 (Hinge) 类型连接器截面属性，选择局部坐标系定义连接器方向，以创建2 个铰链连接器。连接器1用于自转，连接器2用于公转。

 

7.使用“Connector displacement”类型边界条件，分别定义自转和公转角度。

 

1.3 结果

该示例中，齿轮自转 180度，公转270度。转动结果如图所示，凹槽由于自转，从位于 X 轴的正向旋转到了负向；齿轮初始的 XY 平面视图，由于公转旋转到 XZ 平面上。