光电仪器设计早期验证
光学仪器需要实现精确的运动控制和间隙控制，通过光学元件的旋转运动控制凸轮筒，旋转运动经凸轮从动件转化为直线运动，从而借助光学镜头外壳的线性运动调节光学放大率。在设计早期阶段通过RecurDyn仿真验证了仪器平滑运动、精确缩放控制的有效性，给出了关键结构件凸轮上的应力和疲劳耐久结果，确定了执行机构的最小扭矩。
Customer Challenges 面临的挑战
- 设计早期需验证凸轮设计是否能达到预期的要求
- 需要准确地预测凸轮轮廓相应的关键部件应力
- 执行机构的扭矩需要最小化
- 需考虑系统各部件动力学行为所涉及的接触、摩擦效应
- 凸轮从动件的运动必须平稳，无抖动，以实现精确运动
Solutions 解决方案
- 创建含凸轮从动件机构的多体模型，通过动力学仿真确认设计是否满足精确运动的要求
- 采用强大的接触算法进行快速、精确地接触仿真
- 采用多柔体动力学仿真验证不同凸轮轮廓所对应的动态应力
- 通过动态仿真，确定目标运动的最佳扭矩
Process 流程
- 建立光学仪器的MFBD模型
- 将凸轮运动的扭矩降至最低
- 跟踪凸轮筒及光学镜头外壳关于旋转角度的路径/运动轮廓
- 计算不同凸轮轮廓对应的凸轮筒及其它零件的应力
- 优化凸轮型线，保证运动更加平稳
- 预测执行机构所需的扭矩，以确定必要的电机功率
Key Technologies for Analysis 关键技术
- 基于MFBD技术的机构运动与结构变形耦合分析技术
- 易用的接触建模技术，方便定义并仿真各种凸轮轮廓相关的接触
- 精确的MBD求解器，可准确仿真系统的驱动扭矩
Outcomes 效果
- 在凸轮设计早期精确仿真验证了光学仪器的运动特征
- 通过仿真确保凸轮轮廓及从动件区域的应力处于许可范围
- 通过仿真验证确定了最小化的驱动扭矩
- RecurDyn仿真结果与后续的物理样机测试结果高度吻合