项目4-机械手运动仿真与动画

项目4机械手运动仿真与动画项目4机械手运动仿真与动画项目4机械手运动仿真与动画知识目标技能目标1、理解运动仿真与动画在产品设计周期中的作用（如：干涉检查、运动轨迹分析、沟通展示等）2、掌握“运动算例”界面中基本元素（时间轴、关键帧、计算等）的功能与含义。3、掌握如何利用装配体中的配合关系来驱动动画，实现精确的约束运动。1、能熟练操作【运动算例】界面，管理动画时间轴并设置关键帧。2、能通过修改配合尺寸或添加高级配合来精确控制零部件的运动序列和范围。3、能将制作完成的运动算例输出为通用的视频文件，用于汇报和展示。素养目标：树立以用户为中心的沟通展示理念：学会通过动画这一直观形式，清晰、高效地向客户、管理层或非技术背景的同事展示设计意图和产品功能，提升技术沟通能力。学习目标学习目标学习目标34.4.1项目导入3该机械手组件由机架、滑动基座、旋转臂、伸缩臂、冲头等零件组成。图4-91各零部件图4-92装配结果4.4.1项目导入4.4.1项目导入44.4.1项目导入4请按照装配结果（如图4-114所示）完成组件装配；并按照所提供的动作路线图（如图5-115所示）中的一系列顺序动作。动作序号1→2：滑动基座向左移动122.5mm；2→3：旋转臂逆时针旋转90°；3→4：伸缩臂伸出40mm；5：冲头向下移动15mm；6：冲头向上抬起到初始位置；7：伸缩臂缩回至0；7→8：滑动基座移动423mm；8→9：伸缩臂伸出40mm；10：冲头向下移动15mm；11：冲头向上抬起到初始位置；12：伸缩臂缩回至0；12→13：旋转臂顺时针旋转90°；13→14：滑动基座向右移动到初始状态。图4-115机械手动作路线图4.4.1项目导入4.4.1项目导入4.4.2项目分析该机械手装配体的零件为机架、滑动基座、旋转臂、伸缩臂、冲头等。对于该组件装配并不复杂。但需要结合项目要求完成一系列顺序动作，所以在原装配的基础上需要另外增加距离配合和角度配合，才能精确控制部件在运动仿真过程中的移动距离和旋转角度。机械手运动仿真按照动作路线图，可以按以下两个阶段进行实施：1．创建机械手装配体（1）建立装配目录：建立装配专用文件夹和新建装配体文件；（2）固定机架（安装首件）：通过【插入零部件】加载机架，并勾选左上角。（3）安装滑动基座：通过配合类型【重合】、【平行】、【距离】完成装配。（4）安装旋转臂：通过配合类型【重合】、【距离】、【角度】完成装配。（5）安装伸缩臂：通过配合类型【同轴心】、【重合】、【距离】完成装配。（6）安装冲头：通过配合类型【同轴心】和【距离】完成装配。4.4.2项目分析4.4.2项目分析4.4.2项目分析2．创建机械手运动仿真（1）动作序号1→2：滑动基座向左移动122.5mm；（2）动作序号2→3：旋转臂逆时针旋转90°；（3）动作序号3→4：伸缩臂伸出40mm；（4）动作序号5：冲头向下移动15mm；（5）动作序号6：冲头向上抬起到初始位置；（6）动作序号7：伸缩臂缩回至0；（7）动作序号7→8：滑动基座移动423mm；（8）动作序号8→9：伸缩臂伸出40mm；（9）动作序号10：冲头向下移动15mm；（10）动作序号11：冲头向上抬起到初始位置；（11）动作序号12：伸缩臂缩回至0；（12）动作序号12→13：旋转臂顺时针旋转90°（13）动作序号13→14：滑动基座向右移动到初始状态。4.4.2项目分析4.4.2项目分析4.4.2项目分析4.4.3相关知识1．运动仿真与动画基础（1）运动仿真与动画作用（2）运动算例界面1）运动算例工具栏2)运动算例树3)运动时间轴图4-116运动算例4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识图4-117整体视角变化2．产品演示动画制作（1）基于关键帧的动画

通过设置键码点、拖动零部件到目标位置来创建简单的动画演示。其核心思想是通过记录零部件在不同时间点的状态（位置、外观等），由软件自动计算中间过渡过程。

1）整体视角变化（视向及相机视图）4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识图4-117整体视角变化2．产品演示动画制作（1）基于关键帧的动画

通过设置键码点、拖动零部件到目标位置来创建简单的动画演示。其核心思想是通过记录零部件在不同时间点的状态（位置、外观等），由软件自动计算中间过渡过程。

1）整体视角变化（视向及相机视图）4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识（1）基于关键帧的动画1）整体视角变化（视向及相机视图）2）零部件的移动图4-118零部件的移动4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识（1）基于关键帧的动画1）整体视角变化（视向及相机视图）2）零部件的移动图4-118零部件的移动4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识（1）基于关键帧的动画（2）高级动画效果

零部件的外观变化（如颜色、透明度）、显示状态切换（如隐藏/显示）以及视觉属性动画（如上色、线架图）。图4-119底座外观颜色变化的操作过程4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识（1）基于关键帧的动画（2）高级动画效果（3）利用配合关系实现精确运动

利用装配体中已定义的配合关系来驱动动画，是实现复杂、精确机械运动的最有效方法。

运动由配合（如重合、同心、距离、角度等）控制，而非手动拖动，精度高。通过修改配合的尺寸（如距离、角度）并为其在时间线上添加键码，SolidWorks会自动计算出零部件的运动轨迹。图4-121在装配体中添加【距离】配合4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识（1）基于关键帧的动画（2）高级动画效果（3）利用配合关系实现精确运动

图4-122实现精确运动的操作过程4.4.3相关知识4.4.3相关知识4.4.3相关知识154.4.4项目实施1．创建机械手装配体（1）建立装配目录：建立装配专用文件夹和新建装配体文件；（2）固定机架（安装首件）：通过【插入零部件】加载机架，并勾选左上角。（3）安装滑动基座：通过配合类型【重合】、【平行】、【距离】完成装配。（4）安装旋转臂：通过配合类型【重合】、【距离】、【角度】完成装配。（5）安装伸缩臂：通过配合类型【同轴心】、【重合】、【距离】完成装配。（6）安装冲头：通过配合类型【同轴心】和【距离】完成装配。4.4.4项目实施4.4.4项目实施16（1）动作序号1→2：滑动基座向左移动122.5mm；（2）动作序号2→3：旋转臂逆时针旋转90°；（3）动作序号3→4：伸缩臂伸出40mm；（4）动作序号5：冲头向下移动15mm；（5）动作序号6：冲头向上抬起到初始位置；（6）动作序号7：伸缩臂缩回至0；（7）动作序号7→8：滑动基座移动423mm；（8）动作序号8→9：伸缩臂伸出40mm；（9）动作序号10：冲头向下移动15mm；（10）动作序号11：冲头向上抬起到初始位置；（11）动作序号12：伸缩臂缩回至0；（12）动作序号12→13：旋转臂顺时针旋转90°（13）动作序号13→14：滑动基座向右移动到初始状态。2．创建机械手运动仿真4.4.4项目实施4.4.4项目实施4.4.4项目实施174.4.5项目训练该千斤顶装配体由底座、螺套、螺旋杆、顶垫、绞杠、螺钉等零件组成（如图4-134所示），请在之前已经完成装配的结果上进行操作。要求采用基于关键帧（零部件的基本移动）和属性变化（零部件的外观颜色和透明度的变化）制作一个产品展示的动画效果。图4-134千斤顶装配体动画过程要求：（1）1→2秒装配体从一个点到全屏等轴测显示（整体视角变化）（2）0→6秒螺旋杆开始旋转移动直至完全旋出（零部件移动）（