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SolidWorksMotion运动仿真教程

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SolidWorks Motion 运动仿真教程,一个很详细的教程,学会了motion ,可以提高效率,排查错误
目录

前言
本书使用说眀
2.6.3角位移图解…
绪论
2.6.4角速度及加速度图解
0.1 Solidworks motion概述…
2.7总结
……35
0.2基本知识………
冻2-1涪塞……
0.3 Solidworks motion机构设置基本知识………2
练习2-2跟踪路径…………………39
0.4总结…………
第3章接触、弹簧及阻尼简介
………43
第1章运动仿真及力
3.Ⅰ接触及摩擦……………43
1.1基本运动分析……………
44445
3.2实例:抛射器
…………………43
1.2实例:千斤顶分析…………
3.2.1问题描述…………143
1.2.1问题描述
3.2.2关键步骤………………………43
1.2.2关键步骤…
3.2.3检查干涉
46
1.2.3驱动…
3.3接触………
……………47
引力
3.4接触组……………,……………48
1.3力……………………

3.5接触摩擦
1.3.1外加力…………………………9
3.6平移弹簧…………50
1.3.2力的定义………………………
3.7平移阻尼……………………51
1.3.3力的方向………
3.8后处理…
…52
1.4结果
3.9带摩擦的分析(选做)…
练习3D四连杆
3.10总结……………
……55
练习3-1甲虫…………………………
第2章建立运动模型及其后处理………18
练习3-2关门器…………………………………57
2.1生成本地配合……
18
第4章实体接触
2.2实例:曲柄滑块分析……
18
2.2.1问题描述“…*,…
18
4.1接触力…………60
2.2.2关键步骤…
18
4.2实例:锁装置∵…
60
2.3配合…
4.2.1问题描达…
60
2.4本地配合……
4.2.2使用马达限定运动…
61
2.4.1函数编制程序……
2
4.2.3马达输人和力输入的类型
24.2输入数据点
4.2.4函数表达式
2.5能量………………
4.2.5力的函数…
11
2.6图解显示运动结果……………
4.3步进函数……63
2.6.1绝对数值和相对数值的对比…
4.4接触:实体……………………66
2.6.2输出坐标系……………………30
4.4.Ⅰ泊松模型(恢复系数)………
,,

目录
Solid Works
4.4.2冲击模型…
66
8.1柔性接头简介……………………………127
4.5接触的几何描述
:::::.::.:::·;·
69
8.2实例:带刚性接头的系统………………127
4.6失稳点…
tt指世日: 1trrtnttttn8san011
8.2.1问题描述………………………………127
4.7修改结果图解………
8.2.2关键步骤……………………………127
4.8精确接触
8.2.34轮输入运功的计算…
130
4.9积分器
8.2.4理解前束角…………………131
4.9.1 GSTIFF………175
8.3带柔性接头的系统
………………133
4.9.2 WSTIFF
………………………………75
8.4总结………………………
136
4.9.3S2……15
4.10总结
第9章冗余
137
练习4-1掀背气动顶杆…………………………77
9.1冗余概述………………………………………137
练习4-2传送带(无摩擦)……
1.1冗余的概念………………………139
练刁4-3传送带(带摩擦)
9.1.2冗余的影响
139
第5章曲线到曲线接触
9.1.3使用积分器移除冗余
140
9.2实例:门铰链
5.1接触力…………………
9.2.1问题描述……………………………140
5.2实例:槽轮机构
93
9.2.2自由度计算……………………142
5.3曲线到曲线接触的完义…………
92.3实际自由度和估计的自由度
…142
5.4实体接触和曲线到曲线接触的比较
9.2.4使用柔性连接选项移除冗余…
5.5实体接触求解…
98
9.2.5柔性配合的局限………
144
5.6总结……………………………98
146
练匀传送带(带摩擦的曲线到曲线接触)……98
93如何检查冗余…
9.4典型的冗余机构
…………………147
第6章凸轮合成
,……………………:101
9.4.1双马达驱动机构………………………147
942平行连杆机构…
147
6.1凸轮…………………………………………101
6.2实例:凸轮合成…
9.5总结……………………………………147
………………101
6.2.1问题描述
练习91动力学系统1…………………148
6.2.2关键步骤……………………………………102
练习9-2动力学系统2
6.2.3生成一个凸轮轮廓………
102
铄习9-3运动学机构……………………………150
6.3跟踪路径∴………………………
103
练习9-4零冗余模型——第一部分………153
6.4输出跟踪路径曲线·
练刁9-5零冗余模型——一第二部分(选做)
156
104
6.5基于循环的运动
106
练习9-6使用套管移除冗余………………157
练习6-1 Desinodroni凸轮……
109
练习9-7抛射器
………………163
练习6-2摆动凸轮轮廓
13第10章输出到FEA……
………………………166
第7章运动优化
,·,,·,·,,
118
10.1输出结果
166
7.1运动优化概述
………118
10.2实例:驱动辋
166
7.2实例:医疗检査椅
118
10.2.1问题描述…………………………166
7.2.1问题描述
118
10.2.2关键步骤……………………………166
7.2.2关键步骤…
…………119
10.2.3FEA输出……………
169
7.3传感器…
10.2.4承载面…
7.4优化分析…
…………123
10.2.5配合位置…………
…………169
10.3输出载荷
,,,和
169
第8章柔性接头
……………………………127
10.4在 Solidworks motion中直接求解…
177

olid works
So| idWorks Motion运动仿真教程(2014版)
10.5总结
…………………………180
12.2.2切割导尿管的力………………………195
练习闭锁机构
丰::::::::.:::::::::··:::::·:
180
12.2,.3操作指导(一)…
……………196
圣第1l章基于事件的仿真
12.2.4操作指导(二)…………………………197
12.2.5问题求解……
198
11.1机构基于事件的仿真
………187
12.2.6创建力函数…
11.2实例:分类装置…………
12.2.7力的表达式
……………203
11.3伺服马达……
……………187
12.3实例:外科剪——第二部分………
208
11.4传感器…………………………………188
12.3.1问题描述……………………………208
11.5任务…………………………………190
12.3.2关键步骤……08
11.6总结………
194
12.4总结………
…215
第12章设计项目(选做)…
195附录……
………216
12.1设计项目概述
195
附录A运动算例收敛解及高级选项
…216
12.2实例:外科剪——第一部分……
195
附录B配合摩擦
……………………218
12.2.1问题描述

绪论
0.1 Solidworks motion概述
Solid works motion是一个虚拟原型机仿真工具,借助在工业动态仿真分析软件领域占主导地位达25
年之久的 ADAMS的强力支持, Solid works motion能够帮助设计人员在设计前期判断设计是否能达到预
期目标。通过学习如何有效使用用户界面的各个选项,设计人员将能够解决最复杂的机构问题。
机构是实现运动传递和(或)实现力的转换的机械装置。运动仿真是利用计算机模拟机构的运动学
状态和动力学状态。机械系统的运动主要由下列要素决定:
各连接件的配合
部件的质量和惯性属性
受力
·动力源(电动机)
时间
0.2基本知识
(1)质量与惯性惯性定律是经典物理学基本定律之一,它描述了力与运动的关系。现在,惯性
的概念通常用牛顿第一运动定律描述:
切物体总保持匀速运动状态或静止状态,直到有外力迫使它们改变这种状态。
在动力学和运动学系统的仿真过程中,质量和惯性有非常重要的作用,几乎所有的仿真过程都需
要真实的质量和惯性数据。
(2)自由度一个不被约束的刚性物体在空间坐标系中具有6个自由度:3个为平移自由度,3个
为转动自由度。如图0-1所示,它能够沿X、Y和Z轴移动,并绕X、Y和Z轴转动。
(3)约柬自由度减少自由度将限制构件的独立运动,这种限制称为约束。如图02所示,配合
连接两个构件,并限制两个构件之间的相对运动。
销轴限制摆动体绕
固定点摆动。
Y
图0-1自由度
图卟-2约束自由度
(4)运动分析欧拉方程说明了一个刚性物体的三维运动规律,它由两个方程组成:第一个方程
是牛顿第二运动定律,它描述了施加在主体上外力的总和等于线动量p的变化率,即ΣF

z
Solid works
SolidWorks" Motion运动仿真教程(2014版)
对质量不发生改变的实体,方程式右侧可以简化成更为大家熟知的质量乘以加速度,∑F=ma。第
二个方程说明主体上外力围绕质心产生力矩之和等于主体角动量H的变化率,∑M
dn
(5)运动分析步骤在每个时间步长中,程序使用改进的 Newton- Raphson迭代法进行求解。通过
非常小的时间步长,根据零件的初始状态或前一时间步长的结果,软件可以预测下一时间步长内零件
的状态,但求解时必须已知以下量
构件速度
连接构件的配合。
力与加速度。
运算结果不断迭代直到满足预定的精确度,如图0-3所示。
求解初始状态
位置
·基于约束的装配体系统
·迭代零件位置直到满足约束
根据4计算得到的力和
条件
加速度预测零件的位置
速度
和速度
迭代零件位置直到满足初始速
度状态
力和加速度
根据新的位置和速度更新否迭代零件位置直到满是力和加
力和邡速度
速度
力和加速度误
差<预定精度?
下一时闻步长
图0-3分析步骤
4.3 Solid Works motion机构设置基本知识
接下来几段列出了 Solid works motion如何处理零件和了装配体,以及当加载外力或指定的运动时,
配合是如何直接定义机构运动的。
1)刚体在 Solid Works motion中,所有构件被看作埋想刚体,这也意味着在仿真过程中,构件
内部和构件之间都不会出现变形。刚性物体可以是单一零部件,也可以是子装配体。
SolidWorks的子装配体有两种状态:刚性或柔性。一个刚性的子装配体意味着构成子装配体的单一
零部件相互间为刚性连接(焊接),如同一个单一零件。如果 Solid works中子装配体状态为柔性,这并
不意味着子装配体中的构件是柔软的,而是说在 Solidworks motion中认为子装配体根层次的构件是相互
独立的。这些构件间的约束(SiWk在子装配体层次的配合)自动映射为 Solid works motion中的机构
约束。
(2)固定零件一个刚性物体可以是固定零件,也可以是浮动(运动)零件。固定零件是绝对静止
的,每个固定的刚体自由度为零。在其他刚体运动时,固定零件作为这些刚体的参考坐标系统。
当创建一个新的机构并映射装配体约束时, Solid Works中固定的部件会自动转换为固定零件。
(3)浮动零件零件被定义为机构屮的运动部件,每个运动部件有6个自由度。当创建一个新的
机构并映射装配体约束时, Solid Works装配体中的浮动部件会自动转换为运动零件。
(4)配合配合定义了刚性物体是如何连接和如何做相对运动的,配合将移去所连接构件的自由
度。在两个刚体件间添加一个配合将移去刚体之间的自由度,如一个同轴配合,不管机构的运动和施

绪论
Solid works
力状况如何,两刚体件的相对位置是不变的:
5)马达马达可以控制一个构仵在一段时间的运动状况,它规定了构件的位移、速庋和加速度
为时间函数。
(6)引力当一个物体的重量对仿真运动有影响时,引力是一个很重要的量,例如一个自由落体
运动。在 Solid Works motion中,引力包含两个部分:
引力矢量的方向。
引力加速度的大小。
在[引力属性】对话框中可以设定引力矢量的方向和大小。在对话框中输入X、Y和Z的值可以指
定引力矢量。引力矢量的长度对引力的大小没有影响。引力矢量的默认值为(0,-1,0),加速度大小为
981m/s2(或者为当前激活单位的当量值)。
(7)约束映射约束映射就是 Solid works中零件之间的配合(约束)会自动映射为 Solid Works motion
中的连接,这也是 Solid Works motion节约运动分析时间的主要原因之一。在 SolidWorks中,有100多种
方法可以在零件之间添加配合或约束。
(8)力当在 Solid works motion中定义不同的约東和力后,相应的位置和方向也将被指定。这些
位置和方向源自所选择的 Solid works实体,实体可以是草图点、顶点、边或面。
0.4总结
以上对 Solid works motion运动仿真所作的简短介绍,仅仅是为后继课程的学习所做的铺垫。在后继
章节中,我们偶尔会脱离软件的范畴,去讨论一下相关的运动仿真的基本原理。
○即指动力源,可以是电动机等。

第1章运动仿真及力
学习目标
·使用装配体运动生成千斤顶装配体运动的动画
·使用 Solidυ rks molion模拟千斤顶的物理性能,确定起升
辆车所需的力矩
1.1基本运动分析
本课程中,我们将使用 Solid Works motion来运行一次基本的运动分析,仿真千斤顶上的汽车重量,并
确定起升汽车所需的力矩,如图1-1所示。工程师可以利用这些信息选择合适的电动马达驱动千斤顶。
图1-千斤页
1.2罢例:千斤顶分析
千斤顶是顶升重物的一种机构,最常用的有车辆千斤顶、卧式千斤顶和修车千斤顶。利用千斤顶,
人可以抬起一辆汽车,并对汽车进行维护。千斤顶液压机构液压的压力越大,提升的距离越长。这些
千斤顶一般按最大提升能力划分等级(例如:1.5t或3t)。
因为这是我们第一次进行运动分析,本项目只进行简单运动分析,如果深入研究,还需要在配合
的辅助下防止千斤顶摇晃。
1.21问题描述
以100r/min的速度驱动千斤顶,千斤顶承受着8900N的力,用于模拟车辆的重量。确定千斤顶在

第1章运动仿真及力
Solidworks
运动范围内提升至负载所需的力矩和功率。
1.2.2关键步骤
生成一个运动算例:新建一个运动算例。
添加一个旋转马达:旋转马达用于驱动千斤顶
添加引力:添加一个标准重力,确保千斤顶的重量也被计算在内
·添加车辆的重量:车辆的重量将相对于支撑底座添加为一个向下的力。
·计算运动:系统默认的分析将持续5s,但此处将延长该时间,使得千斤顶可以完全展开。
图解显示结果:生成多个图解来显示力矩和所需的功率
操作步骤
步骤1确保加载了 SolidWorks motion插件
进入【工具】【选项】,确保勾选了 Solid Works motion插件,如图1-2所示。
Ciecuit'rrks
9 motoview 3b0
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Autotrace
Soli works Composer
star;wSu山:1
S出;P引
Spiidwork S Perr 9:4
图1-2勾选 Solidworks motion插件
步骤2打开装配体文件
从文件夹“ Solid Works Motion Simulation Lesson01\ Case study\ Car Jack”下打开文件
Car_Jack”。
步骤3设置文档单位
Solid Works motion使用 Solid works文档中的文档单位设置。单击[工具】/【选项】/【文档
属性】【单位】,在【单位系统】中选择[MMGS(毫米、克、秒)]。这将设置长度单位为“毫
米”,力的单位为“牛顿”,如图1-3所示。
步骤4切换到运动算例页面
在窗口左下角单击“ Motion Study1”选项卡。如果该选项卡没有显示,请在【视图】菜
单中选择【 MotionManager】,如图1-4所示。

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