SolidWorks质量特性详解

SolidWorks质量特性中包括质量、体积、表面积、重心、惯性主轴、惯性主力矩、惯性张量、转动惯量等数值,上述数值都是机械设计计算中常用数值,因此必须正确理解 SolidWorks 中这些数值的计算原理和公式。

查看SolidWorks质量特性的方法:

在 菜单栏 工具 下拉菜单中 选择 质量特性,弹出质量特性对话框,具体案例如下所示:

SolidWorks质量特性详解

注:查看质量特性之前,必须给零件赋材质,这样才能得出正确的结果。上述案例为了计算方面,将材质设为1000Kg/m3上面的质量、体积、表面积、重心就不必多说了,具体说一下 惯性主轴、惯性主力矩、惯性张量。

转动惯量的含义:

转动惯量又称惯性矩(Moment of inertia),通常以 I 或 J 表示,国际单位制基本单位为kg·m2。转动惯量用以描述一个物体对于其旋转运动的改变的对抗,是一个物体对于其旋转运动的惯性。转动惯量在转动动力学中的角色相当于线性动力学中的质量,描述角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。对于一个质点,I=mr2,其中 m 是其质量,r 是质点和转轴的垂直距离。对于一个有多个质点的系统:SolidWorks质量特性详解。针对规则刚体的转动惯量 ,通常都有具体的计算公式,例如矩形刚体的计算公式如下:

SolidWorks质量特性详解

惯性张量的定义

SolidWorks质量特性详解

主转动惯量及惯性主轴的定义

SolidWorks质量特性详解

刚体绕惯性主轴旋转时,轴承约束力为0。知道上面的定义后,来看看利用3D软件 SolidWorks 计算出得惯性主轴、惯性主力矩、惯性张量等。

SolidWorks质量特性详解

上述第1项说明

坐标系原点是重心位置,Ix = (0.00, 1.00, 0.00),Iy = (-1.00, 0.00, 0.00), Iz = (0.00, 0.00, 1.00)是3个特征向量,指出了惯性主轴的方向。Px,Py,Pz 是围绕各自主轴的 惯性主力矩,也叫主转动惯量。

上述第2项说明

坐标系原点和第1项一样,只是  xyz 3轴的方向改变成 对齐输出的坐标系

上述第3项说明

计算惯性张量坐标系原点和方向与 输出坐标系一样。利用转动惯量 平行轴定理,第3项的 Ixx、Iyy、Izz 可由第2项的 Lxx、Lyy、Lzz 计算得出。我们计算一下Ixx做示例:平行轴定理:Ixx(第3项)=Lxx(第2项)+md2=544.00+0.48×(502+302)=2176.00

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