Solidworks 2023三維設(shè)計(jì)及應(yīng)用教程 課件 第6章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)仿真

歡迎學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)三維輔助設(shè)計(jì)6機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，是機(jī)器功能實(shí)現(xiàn)的保證.6.1

Motion快速入門6.2Motion應(yīng)用實(shí)踐目的要求通過簡(jiǎn)單實(shí)例了解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真相關(guān)術(shù)語，歸納總結(jié)通用分析步驟。熟悉SolidWorks設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具的啟動(dòng)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(chǔ)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(jī)構(gòu)中，已知曲柄1長(zhǎng)度l1=0.35m，連桿2長(zhǎng)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)θ1=45°時(shí)滑塊3位移和慣性力。（1）裝機(jī)械（2）添驅(qū)動(dòng)（3）做仿真（4）看結(jié)果（1）裝機(jī)械打開“曲柄滑塊機(jī)構(gòu).sldasm”（2）添驅(qū)動(dòng)進(jìn)入Motion：左上角【Solidworks插件】>【SolidWorksMotion】>左下角【運(yùn)動(dòng)算例1】>【Motion】添加旋轉(zhuǎn)馬達(dá)（3）做仿真

設(shè)仿真參數(shù)（0.5秒，60幀/秒）執(zhí)行運(yùn)動(dòng)仿真（4）看結(jié)果滑塊質(zhì)心X坐標(biāo)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(jī)械裝機(jī)械：在SolidWorks完成機(jī)構(gòu)裝配。添驅(qū)動(dòng)：為主動(dòng)件添加運(yùn)動(dòng)參數(shù)（如轉(zhuǎn)速）或動(dòng)力參數(shù)（如扭矩）。做仿真：設(shè)置仿真時(shí)長(zhǎng)、仿真間隔、并完成計(jì)算。看結(jié)果：察看從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性（如位移曲線）和運(yùn)動(dòng)副的動(dòng)力特性（如反作用力）。（2）添驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)仿真四步曲：6.1.2Motion基礎(chǔ)1.Motion用戶界面2.Motion驅(qū)動(dòng)元素3.CAE簡(jiǎn)介1.Motion用戶界面設(shè)計(jì)樹：設(shè)計(jì)樹中包含驅(qū)動(dòng)元素（如“旋轉(zhuǎn)馬達(dá)”）、裝配體中的零部件和分析結(jié)果等；時(shí)間線：時(shí)間線位于MotionManager設(shè)計(jì)樹的右方，在SolidWorksMotion可用于設(shè)定仿真時(shí)間。工具條：管理工具中包含了添加驅(qū)動(dòng)元素等工具圖標(biāo)。2.Motion驅(qū)動(dòng)元素3.SolidWorksCAE簡(jiǎn)介（1）CAE的含義（2）CAE的研究?jī)?nèi)容（3）SolidWorks設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具（1）CAE的含義

計(jì)算機(jī)輔助工程CAE(ComputerAidedEngineering)主要是指用計(jì)算機(jī)對(duì)工程和產(chǎn)品的運(yùn)行性能與安全可靠性分析,對(duì)其未來的狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬、及早地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算中的缺陷,并證實(shí)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(jī)的運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)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?jī)?nèi)容運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)仿真VP：運(yùn)用運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)的理論、方法,對(duì)由CAD實(shí)體造型設(shè)計(jì)出動(dòng)的機(jī)構(gòu)、整機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力學(xué)仿真,給出機(jī)構(gòu)、整機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、加速度以及動(dòng)反力的大小等。工程有限元分析FEM：運(yùn)用工程數(shù)值分析中的有限元等技術(shù)分析計(jì)算產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形等物理場(chǎng)量,給出整個(gè)物理場(chǎng)量在空間與時(shí)間上的分布,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的從線性、靜力計(jì)算分析到非線性、動(dòng)力的計(jì)算分析;強(qiáng)度與壽命評(píng)估：運(yùn)用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命評(píng)估的理論、方法、規(guī)范,對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性以及使用壽命做出評(píng)價(jià)與估計(jì)。結(jié)構(gòu)與過程優(yōu)化設(shè)計(jì)：運(yùn)用過程優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法在滿足工藝、設(shè)計(jì)的約束條件下,對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)形狀參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能、工藝過程達(dá)到最優(yōu)。（3）SolidWorks設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具

SolidWorks常用的驗(yàn)證工具包括：Motion：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)/動(dòng)力分析模塊Simulation：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊FlowSimulation：流體設(shè)計(jì)模塊打開設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具的方法：方法2：【選項(xiàng)】>【插件】方法1：【SolidWorks插件】>【Motion等插件】小結(jié)通過一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：介紹了Motion的界面總結(jié)了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(xí)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)分析，理解機(jī)構(gòu)分析四步曲。如何啟動(dòng)Motion等插件？如何添加驅(qū)動(dòng)元素？如何輸出計(jì)算結(jié)果？歡迎學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)三維輔助設(shè)計(jì)6機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，是機(jī)器功能實(shí)現(xiàn)的保證.6.1

Motion快速入門6.2Motion應(yīng)用實(shí)踐6.2Motion應(yīng)用實(shí)踐6.2.1壓氣機(jī)機(jī)構(gòu)仿真分析6.2.2閥門凸輪機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)6.2.3工件夾緊機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)6.2.4掛鎖夾緊機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)目的要求通過壓氣機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，掌握Motion驅(qū)動(dòng)、負(fù)載的施加方法和運(yùn)動(dòng)副反作用力曲線輸出方法。6.2.1壓氣機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真分析1.壓氣機(jī)裝配體2.添加曲柄驅(qū)動(dòng)3.施加空氣阻力4.設(shè)置分析參數(shù)5.查看分析結(jié)果1.壓氣機(jī)裝配體2.添加曲柄驅(qū)動(dòng)3.施加空氣阻力4.設(shè)置分析參數(shù)5.查看分析結(jié)果小結(jié)壓氣機(jī)機(jī)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(jī)機(jī)構(gòu)仿真分析：阻力施加，反作用力和位移繪圖。歡迎學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)三維輔助設(shè)計(jì)6機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，是機(jī)器功能實(shí)現(xiàn)的保證.6.1

Motion快速入門6.2Motion應(yīng)用實(shí)踐6.2Motion應(yīng)用6.2.1壓氣機(jī)機(jī)構(gòu)仿真分析6.2.2閥門凸輪機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)6.2.3工件夾緊機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)6.2.4掛鎖夾緊機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)目的要求通過閥門凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，掌握Motion中接觸關(guān)系設(shè)置、彈簧添加和接觸力的輸出等方法6.2.2閥門凸輪機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)1.實(shí)體接觸配置2.添加凸輪驅(qū)動(dòng)3.施加彈簧阻力4.設(shè)置分析參數(shù)5.查看分析結(jié)果1.實(shí)體接觸設(shè)置添加凸輪接觸添加閥門接觸2.添加凸輪驅(qū)動(dòng)3.施加彈簧阻力剛度為10N/mm，自由高為45mm。4.設(shè)置分析參數(shù)5.查看分析結(jié)果小結(jié)

閥門凸輪機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)：接觸設(shè)置彈簧添加

接觸力繪圖作業(yè)要求完成閥門凸輪機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)：彈簧、接觸添加，接觸力繪圖歡迎學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)三維輔助設(shè)計(jì)6機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，是機(jī)器功能實(shí)現(xiàn)的保證.6.1

Motion快速入門6.2Motion應(yīng)用實(shí)踐6.2Motion應(yīng)用6.2.1壓氣機(jī)機(jī)構(gòu)仿真分析6.2.2閥門凸輪機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)6.2.3工件夾緊機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)6.2.4掛鎖夾緊機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)目的要求通過工件加緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)1.設(shè)置實(shí)體接觸2.添加夾緊驅(qū)動(dòng)3.設(shè)置分析參數(shù)4.查看分析結(jié)果1.設(shè)置實(shí)體接觸2.添加夾緊驅(qū)動(dòng)3.設(shè)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(shí)長(zhǎng)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(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)：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(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)：仿真參數(shù)修改練習(xí)，接觸添加及接觸力輸出方法練習(xí)。歡迎學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)三維輔助設(shè)計(jì)6機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，是機(jī)器功能實(shí)現(xiàn)的保證.6.1

Motion快速入門6.2Motion應(yīng)用實(shí)踐6.2Motion應(yīng)用6.2.1壓氣機(jī)機(jī)構(gòu)仿真分析6.2.2閥門凸輪機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)6.2.3工件夾緊機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)6.2.4掛鎖夾緊機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)目的要求通過掛鎖運(yùn)動(dòng)仿真，掌握：驅(qū)動(dòng)力施加方法阻力施加方法阻力測(cè)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(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)能產(chǎn)生至少800N的夾緊力。手動(dòng)夾緊，用力不大于80N，手動(dòng)松開時(shí)做功最少。必須在給定的空間內(nèi)工作。有震動(dòng)時(shí)，仍能保持可靠夾緊。1.掛鎖初始模型2.掛鎖實(shí)體接觸3.添加手柄驅(qū)動(dòng)4.施加彈簧阻力5.設(shè)置分析參數(shù)6.查看分析結(jié)果7.優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)1.掛鎖初始模型掛鎖夾緊機(jī)構(gòu).sldasm2.掛鎖實(shí)體接觸壓縮原重合配合，添加3D接觸3.添加手柄驅(qū)動(dòng)4.施加彈簧阻力剛度120N/mm阻尼0.5N/mm/s5.設(shè)置分析參數(shù)仿真時(shí)長(zhǎng)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(diǎn)位置（131°），即手柄處于過鎖緊點(diǎn)位置，可保證掛鎖處于安全狀態(tài)。所以，該方案滿足設(shè)計(jì)要求。7.優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)（1）建立設(shè)計(jì)變量選取除機(jī)架之外的零件的長(zhǎng)度方向尺寸作為設(shè)計(jì)變量。（