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绪论

0.1  SolidWorks Motion概述
    SolidWorks Motion是一个盛拟原型机仿真工具,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,SolidWorks 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家决定:
    .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:
    一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,质且和恢性有非常重要的作用,几乎所有的仿真过程都需
要真实的质且和惯性数据。
    (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)约束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0-2所示.配合
连接两个构件.并限制两个构件之间的相对运动。
自由度约束自由度
(4)运动分析  欧拉方程说明了一个刚性物体的三维运动规津.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
    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,第
二个方程说明主体上外力用绕质心产生力矩之和等于主体角动量H的变化率
    (5)运动分析步骤在每个时间步长中,程序使用改进的Newton-Haphvm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且:
    ·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。
分析步骤

0.3  Solid Works Motion机构设置基本卸识
    接下来几段列出了Solid Works Motion如何处理零件和子装配体,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,所有构件被看作理想刚体,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。
    SolidWork。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休的单一
零部件相互间为刚性连接(焊接).如同一个单一零件。如果SolidWork,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Solid Works 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(SolidWork。在子装配体层次的配合)自动映射为SolidWorks 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。
    当创建一个新的饥构并映射装配体约束时.SolidWorks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中的运动部件,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。在两个刚休件间添加一个配合将移去刚体之间的(AI度.如一个同轴配合.不管机构的运动和施
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件在一段时间的运动状况,它规定了构件的位移、速度和加速度
为时问函数。
    (6)引力当一个物体的重童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SolidWorks 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
9.81 m/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 Work,中零件之间的配合(约束)会自动映射为SolidWorks Motion
中的连接,这也是SolidWorks Motion节约运动分析时间的主要原因之一。在Solid Works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SolidWorks Motion中定义不同的约束和力后,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SolidWork。实体,实体可以是草图点、顶点、边或面。

0.4总结
    以上对solidWorks 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。
 

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