Solidworks 2023三維設計及應用教程 課件 第6章 機構(gòu)運動動力學仿真

歡迎學習計算機三維輔助設計6機構(gòu)運動仿真機構(gòu)運動仿真，是機器功能實現(xiàn)的保證.6.1

Motion快速入門6.2Motion應用實踐目的要求通過簡單實例了解機構(gòu)運動仿真相關(guān)術(shù)語，歸納總結(jié)通用分析步驟。熟悉SolidWorks設計驗證工具的啟動方式和常用功能6.1

Motion快速入門6.1.1

Motion引例6.1.2Motion基礎6.1.1

Motion引例1.問題描述2.步驟歸納1.問題描述在圖所示的曲柄滑塊機構(gòu)中，已知曲柄1長度l1=0.35m，連桿2長度l2=2.35m。全部零件的材料為普通碳鋼，滑塊3及其附件的質(zhì)量為6kg。曲柄1轉(zhuǎn)速n1為300r/min，求曲柄1逆時針轉(zhuǎn)動θ1=45°時滑塊3位移和慣性力。（1）裝機械（2）添驅(qū)動（3）做仿真（4）看結(jié)果（1）裝機械打開“曲柄滑塊機構(gòu).sldasm”（2）添驅(qū)動進入Motion：左上角【Solidworks插件】>【SolidWorksMotion】>左下角【運動算例1】>【Motion】添加旋轉(zhuǎn)馬達（3）做仿真

設仿真參數(shù)（0.5秒，60幀/秒）執(zhí)行運動仿真（4）看結(jié)果滑塊質(zhì)心X坐標曲線滑塊慣性力曲線2.步驟歸納

（3）做仿真（4）看結(jié)果（1）裝機械裝機械：在SolidWorks完成機構(gòu)裝配。添驅(qū)動：為主動件添加運動參數(shù)（如轉(zhuǎn)速）或動力參數(shù)（如扭矩）。做仿真：設置仿真時長、仿真間隔、并完成計算?？唇Y(jié)果：察看從動件的運動特性（如位移曲線）和運動副的動力特性（如反作用力）。（2）添驅(qū)動運動仿真四步曲：6.1.2Motion基礎1.Motion用戶界面2.Motion驅(qū)動元素3.CAE簡介1.Motion用戶界面設計樹：設計樹中包含驅(qū)動元素（如“旋轉(zhuǎn)馬達”）、裝配體中的零部件和分析結(jié)果等；時間線：時間線位于MotionManager設計樹的右方，在SolidWorksMotion可用于設定仿真時間。工具條：管理工具中包含了添加驅(qū)動元素等工具圖標。2.Motion驅(qū)動元素3.SolidWorksCAE簡介（1）CAE的含義（2）CAE的研究內(nèi)容（3）SolidWorks設計驗證工具（1）CAE的含義

計算機輔助工程CAE(ComputerAidedEngineering)主要是指用計算機對工程和產(chǎn)品的運行性能與安全可靠性分析,對其未來的狀態(tài)和運行狀態(tài)進行模擬、及早地發(fā)現(xiàn)設計計算中的缺陷,并證實未來工程、產(chǎn)品功能和性能的可靠性。

其核心為有限元技術(shù)(FiniteElementMethod，F(xiàn)EM)與虛擬樣機的運動/動力學仿真技術(shù)(VirtualPrototyping，VP)。

該技術(shù)是降低成本

提高可靠性的保證。（2）CAE的研究內(nèi)容運動/動力學仿真VP：運用運動/動力學的理論、方法,對由CAD實體造型設計出動的機構(gòu)、整機進行運動/動力學仿真,給出機構(gòu)、整機的運動軌跡、速度、加速度以及動反力的大小等。工程有限元分析FEM：運用工程數(shù)值分析中的有限元等技術(shù)分析計算產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的應力、變形等物理場量,給出整個物理場量在空間與時間上的分布,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的從線性、靜力計算分析到非線性、動力的計算分析;強度與壽命評估：運用結(jié)構(gòu)強度與壽命評估的理論、方法、規(guī)范,對結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性以及使用壽命做出評價與估計。結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)化設計：運用過程優(yōu)化設計的方法在滿足工藝、設計的約束條件下,對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)形狀參數(shù)進行優(yōu)化設計,使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能、工藝過程達到最優(yōu)。（3）SolidWorks設計驗證工具

SolidWorks常用的驗證工具包括：Motion：機構(gòu)運動/動力分析模塊Simulation：結(jié)構(gòu)設計模塊FlowSimulation：流體設計模塊打開設計驗證工具的方法：方法2：【選項】>【插件】方法1：【SolidWorks插件】>【Motion等插件】小結(jié)通過一個曲柄滑塊機構(gòu)：介紹了Motion的界面總結(jié)了機構(gòu)運動仿真的主要步驟作業(yè)要求

課后熟悉SolidworksMotion操作界面和命令，練習曲柄滑塊機構(gòu)分析，理解機構(gòu)分析四步曲。如何啟動Motion等插件？如何添加驅(qū)動元素？如何輸出計算結(jié)果？歡迎學習計算機三維輔助設計6機構(gòu)運動仿真機構(gòu)運動仿真，是機器功能實現(xiàn)的保證.6.1

Motion快速入門6.2Motion應用實踐6.2Motion應用實踐6.2.1壓氣機機構(gòu)仿真分析6.2.2閥門凸輪機構(gòu)仿真設計6.2.3工件夾緊機構(gòu)仿真設計6.2.4掛鎖夾緊機構(gòu)仿真設計目的要求通過壓氣機機構(gòu)運動仿真，掌握Motion驅(qū)動、負載的施加方法和運動副反作用力曲線輸出方法。6.2.1壓氣機運動仿真分析1.壓氣機裝配體2.添加曲柄驅(qū)動3.施加空氣阻力4.設置分析參數(shù)5.查看分析結(jié)果1.壓氣機裝配體2.添加曲柄驅(qū)動3.施加空氣阻力4.設置分析參數(shù)5.查看分析結(jié)果小結(jié)壓氣機機構(gòu)仿真分析：阻力施加，反作用力和位移繪圖。作業(yè)要求完成壓氣機機構(gòu)仿真分析：阻力施加，反作用力和位移繪圖。歡迎學習計算機三維輔助設計6機構(gòu)運動仿真機構(gòu)運動仿真，是機器功能實現(xiàn)的保證.6.1

Motion快速入門6.2Motion應用實踐6.2Motion應用6.2.1壓氣機機構(gòu)仿真分析6.2.2閥門凸輪機構(gòu)仿真設計6.2.3工件夾緊機構(gòu)仿真設計6.2.4掛鎖夾緊機構(gòu)仿真設計目的要求通過閥門凸輪機構(gòu)運動仿真，掌握Motion中接觸關(guān)系設置、彈簧添加和接觸力的輸出等方法6.2.2閥門凸輪機構(gòu)仿真設計1.實體接觸配置2.添加凸輪驅(qū)動3.施加彈簧阻力4.設置分析參數(shù)5.查看分析結(jié)果1.實體接觸設置添加凸輪接觸添加閥門接觸2.添加凸輪驅(qū)動3.施加彈簧阻力剛度為10N/mm，自由高為45mm。4.設置分析參數(shù)5.查看分析結(jié)果小結(jié)

閥門凸輪機構(gòu)仿真設計：接觸設置彈簧添加

接觸力繪圖作業(yè)要求完成閥門凸輪機構(gòu)仿真設計：彈簧、接觸添加，接觸力繪圖歡迎學習計算機三維輔助設計6機構(gòu)運動仿真機構(gòu)運動仿真，是機器功能實現(xiàn)的保證.6.1

Motion快速入門6.2Motion應用實踐6.2Motion應用6.2.1壓氣機機構(gòu)仿真分析6.2.2閥門凸輪機構(gòu)仿真設計6.2.3工件夾緊機構(gòu)仿真設計6.2.4掛鎖夾緊機構(gòu)仿真設計目的要求通過工件加緊機構(gòu)運動仿真：掌握Motion中接觸添加及接觸力輸出方法掌握仿真參數(shù)的修改方法。6.2.3工件夾緊機構(gòu)仿真設計1.設置實體接觸2.添加夾緊驅(qū)動3.設置分析參數(shù)4.查看分析結(jié)果1.設置實體接觸2.添加夾緊驅(qū)動3.設置分析參數(shù)4.查看分析結(jié)果5.仿真參數(shù)修改（1）載荷數(shù)值修改（2）仿真時長修改（3）仿真間隔修改（4）仿真精度修改（5）仿真圖解顯/隱小結(jié)工件夾緊機構(gòu)仿真設計：仿真結(jié)果的利用和仿真參數(shù)的修改。作業(yè)要求完成工件夾緊機構(gòu)仿真設計：仿真參數(shù)修改練習，接觸添加及接觸力輸出方法練習。歡迎學習計算機三維輔助設計6機構(gòu)運動仿真機構(gòu)運動仿真，是機器功能實現(xiàn)的保證.6.1

Motion快速入門6.2Motion應用實踐6.2Motion應用6.2.1壓氣機機構(gòu)仿真分析6.2.2閥門凸輪機構(gòu)仿真設計6.2.3工件夾緊機構(gòu)仿真設計6.2.4掛鎖夾緊機構(gòu)仿真設計目的要求通過掛鎖運動仿真，掌握：驅(qū)動力施加方法阻力施加方法阻力測試方法仿真結(jié)果分析方法尺寸優(yōu)化方法6.2.4掛鎖夾緊機構(gòu)仿真設計能產(chǎn)生至少800N的夾緊力。手動夾緊，用力不大于80N，手動松開時做功最少。必須在給定的空間內(nèi)工作。有震動時，仍能保持可靠夾緊。1.掛鎖初始模型2.掛鎖實體接觸3.添加手柄驅(qū)動4.施加彈簧阻力5.設置分析參數(shù)6.查看分析結(jié)果7.優(yōu)化設計參數(shù)1.掛鎖初始模型掛鎖夾緊機構(gòu).sldasm2.掛鎖實體接觸壓縮原重合配合，添加3D接觸3.添加手柄驅(qū)動4.施加彈簧阻力剛度120N/mm阻尼0.5N/mm/s5.設置分析參數(shù)仿真時長0.2秒仿真間隔200幀/秒查看分析結(jié)果

由以上分析結(jié)果可見，彈簧力（即夾緊力）為978N，大于規(guī)定值（800N），且手柄轉(zhuǎn)角超過鎖緊點位置（131°），即手柄處于過鎖緊點位置，可保證掛鎖處于安全狀態(tài)。所以，該方案滿足設計要求。7.優(yōu)化設計參數(shù)（1）建立設計變量選取除機架之外的零件的長度方向尺寸作為設計變量。（