Solidworks 2023三维设计及应用教程 课件 第6章 机构运动动力学仿真

欢迎学习计算机三维辅助设计6机构运动仿真机构运动仿真，是机器功能实现的保证.6.1

Motion快速入门6.2Motion应用实践目的要求通过简单实例了解机构运动仿真相关术语，归纳总结通用分析步骤。熟悉SolidWorks设计验证工具的启动方式和常用功能6.1

Motion快速入门6.1.1

Motion引例6.1.2Motion基础6.1.1

Motion引例1.问题描述2.步骤归纳1.问题描述在图所示的曲柄滑块机构中，已知曲柄1长度l1=0.35m，连杆2长度l2=2.35m。全部零件的材料为普通碳钢，滑块3及其附件的质量为6kg。曲柄1转速n1为300r/min，求曲柄1逆时针转动θ1=45°时滑块3位移和惯性力。（1）装机械（2）添驱动（3）做仿真（4）看结果（1）装机械打开“曲柄滑块机构.sldasm”（2）添驱动进入Motion：左上角【Solidworks插件】>【SolidWorksMotion】>左下角【运动算例1】>【Motion】添加旋转马达（3）做仿真

设仿真参数（0.5秒，60帧/秒）执行运动仿真（4）看结果滑块质心X坐标曲线滑块惯性力曲线2.步骤归纳

（3）做仿真（4）看结果（1）装机械装机械：在SolidWorks完成机构装配。添驱动：为主动件添加运动参数（如转速）或动力参数（如扭矩）。做仿真：设置仿真时长、仿真间隔、并完成计算。看结果：察看从动件的运动特性（如位移曲线）和运动副的动力特性（如反作用力）。（2）添驱动运动仿真四步曲：6.1.2Motion基础1.Motion用户界面2.Motion驱动元素3.CAE简介1.Motion用户界面设计树：设计树中包含驱动元素（如“旋转马达”）、装配体中的零部件和分析结果等；时间线：时间线位于MotionManager设计树的右方，在SolidWorksMotion可用于设定仿真时间。工具条：管理工具中包含了添加驱动元素等工具图标。2.Motion驱动元素3.SolidWorksCAE简介（1）CAE的含义（2）CAE的研究内容（3）SolidWorks设计验证工具（1）CAE的含义

计算机辅助工程CAE(ComputerAidedEngineering)主要是指用计算机对工程和产品的运行性能与安全可靠性分析,对其未来的状态和运行状态进行模拟、及早地发现设计计算中的缺陷,并证实未来工程、产品功能和性能的可靠性。

其核心为有限元技术(FiniteElementMethod，FEM)与虚拟样机的运动/动力学仿真技术(VirtualPrototyping，VP)。

该技术是降低成本

提高可靠性的保证。（2）CAE的研究内容运动/动力学仿真VP：运用运动/动力学的理论、方法,对由CAD实体造型设计出动的机构、整机进行运动/动力学仿真,给出机构、整机的运动轨迹、速度、加速度以及动反力的大小等。工程有限元分析FEM：运用工程数值分析中的有限元等技术分析计算产品结构的应力、变形等物理场量,给出整个物理场量在空间与时间上的分布,实现结构的从线性、静力计算分析到非线性、动力的计算分析;强度与寿命评估：运用结构强度与寿命评估的理论、方法、规范,对结构的安全性、可靠性以及使用寿命做出评价与估计。结构与过程优化设计：运用过程优化设计的方法在满足工艺、设计的约束条件下,对产品的结构、工艺参数、结构形状参数进行优化设计,使产品结构性能、工艺过程达到最优。（3）SolidWorks设计验证工具

SolidWorks常用的验证工具包括：Motion：机构运动/动力分析模块Simulation：结构设计模块FlowSimulation：流体设计模块打开设计验证工具的方法：方法2：【选项】>【插件】方法1：【SolidWorks插件】>【Motion等插件】小结通过一个曲柄滑块机构：介绍了Motion的界面总结了机构运动仿真的主要步骤作业要求

课后熟悉SolidworksMotion操作界面和命令，练习曲柄滑块机构分析，理解机构分析四步曲。如何启动Motion等插件？如何添加驱动元素？如何输出计算结果？欢迎学习计算机三维辅助设计6机构运动仿真机构运动仿真，是机器功能实现的保证.6.1

Motion快速入门6.2Motion应用实践6.2Motion应用实践6.2.1压气机机构仿真分析6.2.2阀门凸轮机构仿真设计6.2.3工件夹紧机构仿真设计6.2.4挂锁夹紧机构仿真设计目的要求通过压气机机构运动仿真，掌握Motion驱动、负载的施加方法和运动副反作用力曲线输出方法。6.2.1压气机运动仿真分析1.压气机装配体2.添加曲柄驱动3.施加空气阻力4.设置分析参数5.查看分析结果1.压气机装配体2.添加曲柄驱动3.施加空气阻力4.设置分析参数5.查看分析结果小结压气机机构仿真分析：阻力施加，反作用力和位移绘图。作业要求完成压气机机构仿真分析：阻力施加，反作用力和位移绘图。欢迎学习计算机三维辅助设计6机构运动仿真机构运动仿真，是机器功能实现的保证.6.1

Motion快速入门6.2Motion应用实践6.2Motion应用6.2.1压气机机构仿真分析6.2.2阀门凸轮机构仿真设计6.2.3工件夹紧机构仿真设计6.2.4挂锁夹紧机构仿真设计目的要求通过阀门凸轮机构运动仿真，掌握Motion中接触关系设置、弹簧添加和接触力的输出等方法6.2.2阀门凸轮机构仿真设计1.实体接触配置2.添加凸轮驱动3.施加弹簧阻力4.设置分析参数5.查看分析结果1.实体接触设置添加凸轮接触添加阀门接触2.添加凸轮驱动3.施加弹簧阻力刚度为10N/mm，自由高为45mm。4.设置分析参数5.查看分析结果小结

阀门凸轮机构仿真设计：接触设置弹簧添加

接触力绘图作业要求完成阀门凸轮机构仿真设计：弹簧、接触添加，接触力绘图欢迎学习计算机三维辅助设计6机构运动仿真机构运动仿真，是机器功能实现的保证.6.1

Motion快速入门6.2Motion应用实践6.2Motion应用6.2.1压气机机构仿真分析6.2.2阀门凸轮机构仿真设计6.2.3工件夹紧机构仿真设计6.2.4挂锁夹紧机构仿真设计目的要求通过工件加紧机构运动仿真：掌握Motion中接触添加及接触力输出方法掌握仿真参数的修改方法。6.2.3工件夹紧机构仿真设计1.设置实体接触2.添加夹紧驱动3.设置分析参数4.查看分析结果1.设置实体接触2.添加夹紧驱动3.设置分析参数4.查看分析结果5.仿真参数修改（1）载荷数值修改（2）仿真时长修改（3）仿真间隔修改（4）仿真精度修改（5）仿真图解显/隐小结工件夹紧机构仿真设计：仿真结果的利用和仿真参数的修改。作业要求完成工件夹紧机构仿真设计：仿真参数修改练习，接触添加及接触力输出方法练习。欢迎学习计算机三维辅助设计6机构运动仿真机构运动仿真，是机器功能实现的保证.6.1

Motion快速入门6.2Motion应用实践6.2Motion应用6.2.1压气机机构仿真分析6.2.2阀门凸轮机构仿真设计6.2.3工件夹紧机构仿真设计6.2.4挂锁夹紧机构仿真设计目的要求通过挂锁运动仿真，掌握：驱动力施加方法阻力施加方法阻力测试方法仿真结果分析方法尺寸优化方法6.2.4挂锁夹紧机构仿真设计能产生至少800N的夹紧力。手动夹紧，用力不大于80N，手动松开时做功最少。必须在给定的空间内工作。有震动时，仍能保持可靠夹紧。1.挂锁初始模型2.挂锁实体接触3.添加手柄驱动4.施加弹簧阻力5.设置分析参数6.查看分析结果7.优化设计参数1.挂锁初始模型挂锁夹紧机构.sldasm2.挂锁实体接触压缩原重合配合，添加3D接触3.添加手柄驱动4.施加弹簧阻力刚度120N/mm阻尼0.5N/mm/s5.设置分析参数仿真时长0.2秒仿真间隔200帧/秒查看分析结果

由以上分析结果可见，弹簧力（即夹紧力）为978N，大于规定值（800N），且手柄转角超过锁紧点位置（131°），即手柄处于过锁紧点位置，可保证挂锁处于安全状态。所以，该方案满足设计要求。7.优化设计参数（1）建立设计变量选取除机架之外的零件的长度方向尺寸作为设计变量。（