如何定义标量力在机构中的作用？

标量力指的是通过空间直线方向、具有一定大小的力。标量力可以使机构中的某个连杆运动，也可以作为限制和延缓连杆的反作用力，还能够作为静止连杆的载荷。

定义标量力需要指定一组连杆，分别是“操作连杆”和“基本连杆”，并在连杆上定义力的原点，也就是力的作用点；也可以将力的起点固定，在单个连杆上定义标量力。

在机构运动过程中，标量力的方向始终处在“操作连杆”原点和“基本连杆”原点的连线上，这意味着，标量力的方向可能会随着机构的位置变化而改变。标量力的大小可以是恒定的，也可以通过函数管理器来定义大小变化的力。

下面举例说明定义标量力的一般操作过程。在图9.1.1所示的机构模型中，零件与固定底座上右侧的柱销之间有一个旋转副，在零件上添加一个标量力，使连杆绕着底座上的右侧柱销旋转，由于标量力的“基本原点”固定，所以力的方向会随着零件的转动而变化，零件的转动表现为摆动运动。

Step1.打开模型。打开文件D:\ug10.16\work\ch09.01\force_asm.prt。

Step2.进入运动仿真模块。选择命令，进入运动仿真模块。

Step3.新建运动仿真文件。在“运动导航器”中右击force_asm节点，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“环境”对话框。

图9.1.1 机构模型

Step4.设置运动环境。在“环境”对话框中的区域选中单选项；取消选中区域中的3个复选框；选中对话框中的复选框；在下方的文本框中采用默认的仿真名称“motion_1”；单击按钮。

Step5.定义固定连杆1。选择下拉菜单命令，系统弹出“连杆”对话框；选取图9.1.1所示的底座为固定连杆1；在下拉列表中选择选项；在区域中选中复选框；在文本框中采用默认的连杆名称“L001”；单击按钮，完成固定连杆1的定义。

Step6.定义连杆2。选取图9.1.1所示的零件为连杆2；在下拉列表中选择选项；在区域中取消选中复选框；在文本框中采用默认的连杆名称“L002”；单击按钮，完成连杆2的定义。

Step7.定义连杆2中的旋转副。选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；在模型中选取图9.1.2所示的圆弧边线为参考，系统自动选择连杆、原点及矢量方向；单击按钮，完成旋转副的创建。

图9.1.2 定义连杆2中的旋转副

Step8.在机构中添加一个标量力。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出图9.1.3所示的“标量力”对话框。

图9.1.3 “标量力”对话框(https://www.xing528.com)

（2）定义操作对象。单击“标量力”对话框区域中的按钮，选取图9.1.1所示连杆2为操作连杆；单击区域中的按钮，在右侧下拉列表中选择“终点”选项，在模型中选取图9.1.4所示的边线1为原点参考。

（3）定义基本对象。单击“标量力”对话框区域中的按钮，选取图9.1.1所示连杆1为基本连杆；单击区域中的按钮，在右侧下拉列表中选择“圆弧中心”选项，在模型中选取图9.1.4所示的边线2为原点参考。

图9.1.4 定义参考对象

（4）定义力的大小。在区域的下拉列表中选择选项，在文本框中输入值10。

（5）单击按钮，完成标量力的定义，符号如图9.1.1所示。

Step9.定义解算方案并求解。选择下拉菜单命令，系统弹出“解算方案”对话框；在下拉列表中选择选项；在下拉列表中选择选项；在文本框中输入值1；在文本框中输入值500；选中对话框中的复选框；单击按钮，完成解算方案的定义。

Step10.定义动画。在“动画控制”工具条中单击“播放”按钮，查看机构运动；单击“导出至电影”按钮，输入名称“force_asm01”，保存动画；单击“完成动画”按钮。

Step11.输出零件的转速曲线。

（1）选择下拉菜单命令，单击其中的选项卡。

（2）设置输出对象。在“图表”对话框的区域选择旋转副J002，在下拉列表中选择选项，在下拉列表中选择选项，单击区域中的按钮，完成“图表”对话框中的参数设置。

（3）定义保存路径。选中“图表”对话框中的复选框，然后单击按钮，选择D:\ug10.16\work\ch09.01\ok\force_asm\force_asm.afu为保存路径。

（4）单击按钮，系统进入函数显示环境并显示旋转副J002的速度-时间曲线，如图9.1.5所示。

图9.1.5 速度-时间曲线

Step12.在“布局管理器”工具条中单击“返回到模型”按钮，返回到运动仿真环境。

Step13.选择下拉菜单命令，保存模型。