条形板(什么是最速降线？如何来验证一下呢？这里用SolidWorks来试一试)

Posted 2023-05-29

篇首语：自己选择的路，跪着也要走完。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了条形板(什么是最速降线？如何来验证一下呢？这里用SolidWorks来试一试)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

条形板(什么是最速降线？如何来验证一下呢？这里用SolidWorks来试一试)

一个仅受重力的物体，从一个点出发，沿着一条没有摩擦的斜坡滚动到另外一个点。肯定有一个斜坡使物体运动的时间最短。这个斜坡所在的曲线就是“最速降线”。

关于这个最速降线是怎么计算出来，我并不知道，但是他有一个结论，却可以让我们做出最速降线。如下图，一个圆滚动的过程中，圆边线上一点通过的路径，就是最速降线。

最速降线的形成

我们要用SolidWorks Motion来验证这个最速降线，首先就要得到这个最速降线。因此根据最速降线形成的原理我们可以在装配体先制作一个模型。如下图。圆切除了一部分，为了方便选取点。

为了让圆柱可以在条形板上滚动，并且没有相对的滑动，我们可以考虑用机械配合中的齿条小齿轮配合。因为这种配合是没有相对滑动的。并且可以满足滚动的效果。除了齿条小齿轮配合，我还做了一个相切及平面重合的配合。这样就把圆柱与长条板完全配合好了。

齿条小齿轮配合

做好配合后，我们就可以去做仿真了。这个仿真非常简单，只需要在圆柱上加一个旋转马达，当然这个马达不要旋转太快。可以设置12RPM，五秒钟正好转一周。然后我们查询圆柱上一个点的运动路径。结果查询设置如下。

结果查询

最终得到运动曲线，这个曲线就是最速降线了。有了这个曲线，我们要按照这个曲线绘制一个斜坡。

得到曲线

右键单击结果中的图解，如下图，选择从跟踪路径生成曲线>在新零件中从路径生成曲线，这时会创建一个新零件，零件中含有这条曲线。

在新零件中从路径生成曲线

零件中的曲线

有了这条曲线，就好办了。我们可以利用这条曲线在零件中创建一个坡面。作为最速降线的坡面。如何将曲线投影到草图中呢，方法很简单，可以用转换实体引用。大家看下面动图

转换实体引用

有了这个草图，后面的一切就简单了。其他对比斜坡可以随便画，因为是一种验证，所以这个斜坡画的越多越准确，这里我就简单画几个。最终成品如下图

滑道

红色斜坡就是最速降线的轨道，其他黄色和蓝色的轨道是随便画的。绘制一个圆柱。把圆柱和滑道放到一个装配体中，圆柱是需要定位的。可以在侧面板上绘制一个凹槽，作为定位使用。圆柱都和这个凹槽同心。这样做的好处就是后面我们做仿真的时候，为了保证开始的时候，所有的圆柱需要同时下落，这时候我们只要同时压缩这几个同心配合就可以了。圆柱只需要绘制一个，其他的圆柱使用随配合复制就可以了。简单方便。

圆柱起始点的定位

圆柱位置固定好以后，需要添加重力和接触，当然最好给圆柱指定一下材质。这样更好一些。接触需要把摩擦取消。

接触的定义

为了能更好的看清结果，我们可以在滑道的末端设置一个传感器，当第一个圆柱经过传感器后，整个动画立刻停止。这样就好对比了。传感器的设置如下。下图末端的红线就是传感器的位置。

传感器的设置

既然用到传感器了，那么我们就应该用基于事件的运动来做这个仿真了，具体设置如图。解释一下工作原理。任务1的意思就是，在0.7秒的时候，所选的配合压缩，这里就是5个同心配合，就是上面创建的定位配合。配合压缩后，这个5个圆柱肯会沿着轨道下滑的。因为前面已经设置了重力和接触。任务2的意思就是当有被检查的物体接触传感器后，整个动画停止。

下面我们来看一下完整的动画，从动图中我们可以看到，圆柱运动的一刹那，所有同心配合被压缩了。

动图

最终的结果我们可以看一下，红色的最快。虽然只是比较了几个斜坡并不能完全肯定最速降线是最快。但是我在设置其他斜坡的时候，设置的斜坡有两条是近似于最速降线的，也就是下面红色旁边的两个圆柱的滑道。因为近似，所以圆柱离得很近，而另外两个就差的远一些了。说明结果还是可信的。当然列举法是不可能全部列举的，只能近似验证。

结果对比

通过上面的一番操作，基本上验证了最速降线。最后总结一下：

1、在SolidWorks Motion中，我们可以跟踪某一点的运动，形成运动曲线，并将曲线保存在新的零件中。

2、灵活运用配合的压缩功能，可以让我的仿真做起来更简单。

3、随配合复制用在具有相同配合的多个零件中，非常的好用。

4、基于事件的运动仿真也是我们要常考虑的一种办法。