Имитационное моделирование движения механизмов

1. Имитационное моделирование движения механизмов

• Введение в исследование движения
механизмов
• Анализ движения
• Базовое движение
• Анимация

2. Введение в исследование движения механизмов

Для имитационого моделирования и расчета движения механизмов может быть
использовано дополнение SolidWorks SolidWorks Motion. Программу SolidWorks
Motion позволяет выполнять вычисления сил в моделях с пружинами, демпферами,
двигателями и фрикционными муфтами.
Исследования движения в SolidWorks Motion представляет собой графическое
моделирование движения деталей в узле или механизме.
Исследование движения не изменяет модель сборки или ее свойства. Оно только
моделирует и анимирует заданное движение.
В исследование движения можно включить свойства реалистичности
изображения, такие как освещение и перспектива камеры.
В SolidWorks Motion доступны следующие
типы исследований движения:
• Анализ движения
• Базовое движение
• Анимация

3. Введение в исследование движения механизмов

Интерфейс пользователя
Тип исследования
Скорость воспроизведения
Расчет движения Запуск движения
Анимация
Шкала времени
Полосы изменений
Авто-ключ
Двигатель
Контакт
Свойства исследования
Пружина Сила тяжести
Ключевые точки
Ключевой кадр
Маркер времени
Дерево конструирования MotionManager
Motion Manager
вкл/выкл

4. Введение в исследование движения механизмов

Дерево конструирования
MotionManager служит для
отображения, выбора и
изменения свойств
компонентов через контекстное
меню.
Дерево конструирования
MotionManager включает:
• Настройки ориентации и
видов камер
• Папку Источники света,
камеры и сцены
• Компоненты, встречающиеся
в дереве конструирования
SolidWorks FeatureManager
• Элементы моделирования,
такие как двигатели, силы или
пружины

5. Введение в исследование движения механизмов

Шкала времени — отображает время и тип событий анимации в
исследовании движения.
Шкала времени разделена вертикальными линиями масштабной сетки,
которые соответствуют цифровым маркерам, показывающим время.
Числовой счетчик начинается в значении 00:00:00. Масштаб времени зависит
от размера окна и уровня увеличения.
Для просмотра положения компонентов механизма в определенный момент
времени, на шкале времени выбирается требуемый момент времени
моделирования анимации. При этом маркер времени устанавливает на
указанное время и отображает предварительный вид позиций компонентов.

6. Введение в исследование движения механизмов

Маркер времени — это сплошная темно-серая вертикальная линия на
шкале времени, которая показывает текущее время.
На рисунке маркер времени настроен на длительность в шесть секунд
(00:00:00 до 00:00:06).
При перемещении маркера
времени меняется текущее время, и
модель обновляется
соответствующим образом.

7. Введение в исследование движения механизмов

Ключевая точка — объект, который соответствует определенным позициям
компонентов сборки, свойствам видимости или состояниям моделирования
элементов.
Ключевой кадр — область между ключевыми точками любой
продолжительности. Он определяет протяженность времени, в течении
которой происходит движение компонента или изменение свойства
видимости.
Ключевые точки используются для определения
начала и конца изменения в позиции анимации
или других атрибутов в отдельный момент времени. Где бы ни была размещена новая ключевая
точка, она соответствует движению или изменениям выбранных объектов.
Назначение ключевой точки можно определить по цвету.

8. Введение в исследование движения механизмов

Полосы изменений — являются горизонтальными полосами,
соединяющими ключевые точки. Они указывают на изменение между
ключевыми точками. К этим изменениям относятся:
• Продолжительность анимации
• Движение компонента
• Изменения свойства элемента моделирования
• Ориентация вида в пространстве, например вращение
• Свойства видимости, например цвет или вид
Для указания на вид компонента и тип изменения в полосах изменений
используются цвета.

9. Анализ движения

Анализ движения можно использовать для точного моделирования и
исследования движения в сборке с использованием: двигателей, пружин,
демпферов, сил, контакта и силы тяжести
(доступно
только в приложении SolidWorks Motion пакета SolidWorks Рremium).
В исследовании движения элементы исследования движения
объединяются с сопряжениями. Это позволяет использовать в кинематических вычислениях решающей программы SolidWorks Motion ограничения движения, свойства материала, массу и контакты компонентов.
В процессе анализа движения также рассчитываются нагрузки, которые
могут быть использованы при анализе напряженно-деформированного
состояния деталей изделия.

10. Анализ движения

Двигатели являются элементами исследования движения, которые
двигают компоненты в сборке, путем моделирования различных типов
перемещений.

11. Анализ движения

Пружины являются элементами моделирования, которые перемещают
компоненты в сборке, путем моделирования свойств различных типов
пружин.

12. Анализ движения

Силы используются для моделирования силового взаимодействия
компонентов сборки. При исследовании движения механизмов могут быть
заданы различные типы сил.
Сила тяжести (Только в Basic Motion и Анализе движения) является
элементом моделирования, который перемещает компоненты сборки в
направлении заданной силы притяжения.
Для каждой сборки можно определить один элемент для моделирования силы
тяжести.
Под воздействием силы тяжести все компоненты перемещаются с одинаковой
скоростью независимо от своих масс.
Движение в результате действия двигателей отменяет движение в результате
воздействия силы тяжести. Если есть двигатель, перемещающий компонент влево, и
сила тяжести, тянущая компонент вправо, то компонент перемещается влево, а
потребление энергии двигателем увеличивается.

13. Анализ движения

Контакт в исследовании движения определяется для предотвращения
проникновения деталей друг в друга во время движения. Параметр Контакт
можно использовать в Базовом движении и Анализе движения, когда
компоненты сталкиваются, катятся или скользят
В исследованиях движения можно принять в расчет силы трения при
определении контакта компонентов посредством задания свойств материала
компонентов. Также можно конкретно указать динамические или статические
силы трения и свойства упругости контакта.

14. Анализ движения

Анализ результатов исследования движения механизмов
Для анализа результатов
исследования движения можно
построить эпюры по
результатам расчета параметров
движения.
• Эпюры перемещения,
скорости и ускорения
• Эпюры силы и вращающего
момента
• Эпюры энергии и импульса
• Эпюры направления сил
реакций
Изменение силы контакта (ньютон) между
коромыслом и кулачком за время 0,1 (сек)

15. Базовое движение

Тип исследования Базовое движение можно использовать для создания
приближенных эффектов двигателей, пружин, контактов и сил тяжести в
сборках. Базовое движение учитывает массу при расчете движения.
Базовое движение рассчитывается достаточно быстро. Эта особенность
данного метода исследования может использоваться для создания
презентационных анимаций сложных объектов, состоящих и десятков и
сотен подвижных элементов.
Для моделирования с помощью Базового движения необходимо:
Выбрать Базовое движение в списке Тип исследования.
Определить элементы моделирования. ( Линейные двигатели или
Двигатели вращения, Пружины, Контакт твердых тел, Силу тяжести).
Выполнить команду Вычислить на панели инструментов MotionManager
для вычисления параметров кинематики модели.
Выполнить команду Воспроизведение сначала на панели инструментов
MotionManager.

16. Анимация

Тип исследования Анимация используется для создания презентаций в виде
простых анимаций, использующих интерполяцию для определения движения деталей
в сборках между заданными точками.
В данном типе исследования движения можно анимировать следующее :
• Положение компонента.
• Двигатель, двигающий сборку.
• Значение размера сопряжений Расстояние или Угол.
• Взаимодействие сопряжений с двухмерной кривой.
• Свойства компонента. Можно скрыть или отобразить компоненты и выбрать режим
их отображения (каркасное представление, закрасить и т.д.).
• Ориентация вида и выбор вида камеры.
• Цвет или текстура компонента.
• Положение источника света и камеры
• Расположение блоков эскиза.
Существуют два способа создания анимаций:
•Анимации с использованием ключевых кадров
•Анимации с использованием двигателей
При создании анимации целесообразно
использовать утилиту Помощник создания
анимации

17. Параметрическая оптимизация конструкций

Проектирование – это многошаговый
(итерационный) процесс, при котором конструкция постоянно меняется, пока не станет отвечать
критериям качества, таким как прочность,
себестоимость, эксплуатационные, эстетические
характеристики и др.
Первичная конструкция (исходное
проектное решение) может проходить через
множество циклов проектирования и испытаний
прежде, чем будет готова к серийному
производству.
Обычно цикл проектирования состоит из
следующих этапов:
• Создание модели в SolidWorks
Такие циклы проектирования явля- • Изготовление опытного образца конструкции
• Производственные испытания опытного
ются дорогостоящими и длительобразца
ными. Поэтому из-за ограничений
по времени и стоимости большин- • Оценка результатов производственных
испытаний
ство конструкторов принимают
решение, не являющееся оптималь- • Изменение конструкции на основе результатов
производственных испытаний.
ным.

18. Параметрическая оптимизация конструкций

При решении задачи параметрической
оптимизации необходимо создать, по крайней
мере, одно начальное исследование. Начальные
исследования являются основой сценария
процесса оптимизации. На каждом этапе
оптимизации программа выполняет эти
исследования с измененными значениями
оптимизируемых переменных. При разработке
сценария оптимизации необходимо установить
его критерий. В большинстве случаев критериями
оптимизации являются минимизация объема или
веса. Кроме того необходимо определить состав
оптимизируемых параметров. Ими могут быть
размеры поверхностей изделия, материалы и др.
Для ограничения области поиска оптимальных
решений с помощью датчиков могут быть заданы
ограничения по допускаемым напряжениям и
деформациям в опасных сечениях.

19. Параметрическая оптимизация конструкций

Критерий оптимизации – минимальный объем (MinVolume)
Оптимизируемый
параметр
Min
Max
D11
10
25
D12
10
25
D13
20
50
Ограничения
Напряжение по Мизесу <= 300 МПа
Деформация < 0,21 мм.

20. Учебные пособия SolidWorks

21. Распределение рейтинг-баллов по учебным модулям и видам занятий

22. Оформление ответов на вопросы рейтинг-контроля

Группа ______ Фамилия, имя _____________ № Билета__
1 Какие типы конечных элементов вы знаете?
Ответ…
2 Как оценивается усталостная долговечность изделия?
Ответ….
3 Назовите два основных класса методов решения систем
линейных уравнений используемые на процессорной стадии
моделирования?
Ответ
4 Какими факторами определяются условия термического
контакта?
Ответ