耦合副的说明及使用
本篇文章主要说明耦合副如何使用以及通过状态函数来模拟耦合的功能。
1.举例说明耦合副的使用方法
首先,耦合副主要作用对象是约束副(主要作用对象为移动副、旋转副、圆柱副),通过设定一定的比例关系,来控制不同约束副间的相对运动。
A.旋转副之间的耦合
比如对两个的旋转副来说,添加耦合副相对于在旋转副之间建立相应的传动关系,如下图,在两个旋转副之间建立一定比例的耦合副,其中一个作为驱动,另一个按比例耦合:
耦合副的比例关系如下式所示:
当Scale=-1和1时,两个旋转副转动的角度一样:
当出现三个旋转副通过一个耦合副连在一起时,如下图:首先,由于驱动副在joint_1上,所以joint_1的旋转角度是一定的,当Scale分别为-1(驱动)、1(从动)、2(从动)时,实际上Joint_2和Joint_3以1:2的比例旋转一定角度,并且两者旋转的角度和等于Joint_1旋转的角度。
后处理结果中,Joint1的旋转角度为450°,Joint_2的角度为90°,Joint_3的角度为180°,符合上文分析规律。
一个耦合副,控制三个旋转副时,除作为驱动的旋转副外,剩余两个存在一定的比例关系,且受驱动旋转副的约束,为了避免这种约束,可以建立两个耦合副,这样就可以实现三个旋转副以任意比例旋转了,如下图:
B.旋转副与移动副之间的耦合
旋转副与移动副之间的耦合类似于涡轮蜗杆的作用,由旋转变为平动,同时传动关系也是满足上文中的公式,但是这种传动关系中,旋转角度为弧度单位。
从下图可以看出,转动的弧度和移动的距离一样(Scale是-1和1):
2.用状态变量模拟不同传动比的运动
除了用耦合副模拟约束副之间的传动关系,还可以用状态变量来模拟运动关系。首先建立旋转件,并加上驱动(默认值即可)。
然后建立关于左边第一个件旋转角度的状态变量函数:
然后修改右边驱动副,将驱动函数设置为0.5*VARVAL(VARIABLE_1),其中VARVAL表示读取状态变量的值,不同的传动比可以在函数前面加相应的系数:
完成后,如下图所示,通过该方法设置驱动,左边的旋转速度是右边的2倍:
在实际应用中,可以用这两种方法模拟传动系统的运动关系,如齿轮系统、转向系统等。
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