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机械运动仿真和有限元分析技术（浙江大学城市学院机电0905）【摘要】本文主要对机械运动仿真和有限元分析技术概念、机械运动仿真和有限元分析软件使用过程有所了解，以及对PROE机械运动仿真和有限元分析使用案例进行分析【关键词】机械运动仿真有限元分析 PROE案例一、引言目前，许多国内外的大型辅助设计软件，都包含了机械装配和运动学仿真的功能模块，例如PTC的Pro／Engineer，SDRC的1一DEAS，MATRA的EUCl ID软件及DES的UG等。
机械产品的运动分析和仿真已经成为计算机辅助工程(CAE)中不可缺少的重要环节，同时也成为机械设计的必经过程。
进行机械产品设计时，通常要进行机构的运动分析，以此来验证机构设计的合理性和可行性。
机构运动仿真技术就是通过对机构添加运动副、驱动器，使其运动起来，以实现机构的运动模拟。
此外，运用机构中的后处理功能可以查看当前机构的运动，并且可以对机构进行运动速度、轨迹、位移、运动干涉情况的分析，为研究机构模型提供方便。
在机械系统计算机辅助工程即MCAE领域内，根据数值分析求解机理和求解问题范围不同，常用的CAE技术有：有限元分析（FEA）技术；（固体力学范畴）计算流体动力学（CFD）分析技术；（流体力学范畴）刚体动力学分析（RBA）技术。
二、机械运动仿真和有限元分析技术概念机械运动仿真技术是一种建立在机械系统运动学、动力学理论和计算机实用技术基础山的新技术，涉及建模、运动控制、机构学、运动学和动力学等方面的内容，主要是利用计算机来模拟机械系统在真实环境下的运动和动力特性，并根据机械设计要求和仿真结果，修改设计参数直至满足机械性能指标要求或对整个机械系统进行优化的过程。
机械运动仿真的过程如图：通过机械系统的运动仿真，不但可以对整个机械系统进行运动模拟，以验证设计方案是否正确合理，运动和力学性能参数是否满足设计要求，运动机构是否发生干涉等还可以及时发现设计中可能存在的问题，并通过不断改进和完善，严格保证设计阶段的质量，缩短了机械产品的研制周期，提高了设计成功率，从而不断提高产品在市场中的竞争力。
机构运动学仿真1 机构三维模型的导入将在solidworks中或其他三维建模软件中装配好的机构装配体以parasolid 格式保存，打开ADAMS，显示如下界面：选择Create a new model，点击OK，建立一个新的模型，在Model name选项可命名该机构的名称，ADAMS不支持中文，亦不支持中文路径，因此导入、保存文件时文件夹及机构的命名均应以英文表示。
在ADAMS界面做上角File选项，单击Import选项，显示如下对话框：在File Type栏选择文件格式为Parasolid，在File To Read右侧空白栏，单击鼠标右键，选择Browse查找parasolid文件，在此应注意，文件所存的文件夹必须是英文命名，不能存于桌面。
图示如下：在Model Name栏，可自己命名，亦可右键Pick，然后点击ADAMS界面左上角的名字。
完成后，点击OK，模型即成功导入。
ADAMS左侧主工具箱最下面的Render可实现模型的虚实转换，具体操作一下便知，还有图标Icons和网格Grid，在此不再赘述。
2 机构运动学模型的建立2.1 设置零件材料和重命名机构三维模型导入后，首先应设置各个零件的材料属性，若不设置，系统会默认一个值，但大部分时候运行时会出现错误，因此在此建议先设定材料属性，具体操作如下：点击左上角的Edit，选择Modify，出现如下所示对话框：双击模型的名字Model_1，列表会出现各个零件的名字，左键单击选择零件，点击OK，弹出对话框：Body栏显示的是模型的名字，在Category栏可选择模型的名字和位置、质量属性，初始速度和位置等几个选项，最常用的是更改零件的名字和更改零件的材料。
零件质量属性的修改有三种方式，图示为User Input（用户自输入），用于ADAMS的材料库无法准确描述所用材料时，常用的是在Material Type栏，右键单击，选择Browse，在弹出的材料库中选择所需要的材料。
连杆机构的有限元分析方法连杆机构的有限元分析方法连杆机构是一种常见的机械结构，由多个连杆和铰链连接而成，广泛应用于各行各业的机械装置中。
在设计和优化连杆机构时，有限元分析是一种有效的方法，可以帮助工程师评估其性能和稳定性。
以下是连杆机构有限元分析的一些步骤和方法。
第一步：建立模型在进行有限元分析之前，需要建立连杆机构的几何模型。
这可以通过计算机辅助设计（CAD）软件完成，将连杆和铰链的几何形状和尺寸输入到软件中。
第二步：离散化离散化是指将连续的结构模型分割为有限数量的单元，以便进行有限元分析。
常用的单元类型包括三角形、四边形单元或六面体等。
根据具体的连杆机构结构，选择合适的单元类型进行离散化。
第三步：确定材料属性和边界条件根据实际情况，为连杆和铰链分配合适的材料属性，如弹性模量、泊松比、密度等。
此外，还需要确定边界条件，如约束和外部载荷。
约束是指限制杆件的运动范围，外部载荷是指施加在连杆上的力或力矩。
这些参数对于分析连杆机构的性能至关重要。
第四步：求解有限元方程将连杆机构的模型和边界条件输入有限元分析软件中，通过求解有限元方程来计算连杆机构的应力、位移和变形。
有限元方程是通过应变能原理和位移函数推导得到的。
第五步：评估结果根据有限元分析的结果，评估连杆机构的性能和稳定性。
例如，可以通过应力和位移分布来判断杆件是否会发生破坏或变形。
此外，还可以计算杆件的刚度、自然频率和振动模态等参数。
第六步：优化设计如果连杆机构的性能不符合要求，需要进行设计优化。
可以通过改变连杆和铰链的尺寸、形状或材料来改善连杆机构的性能。
再次进行有限元分析，评估优化后的连杆机构是否满足设计要求。
综上所述，有限元分析是一种对连杆机构进行性能评估和优化设计的有效方法。
通过逐步完成建模、离散化、确定材料属性和边界条件、求解有限元方程、评估结果和优化设计等步骤，可以提高连杆机构的设计质量和工作效率。
运动机构动力学建模与仿真分析运动机构动力学建模与仿真分析随着科技的不断发展，机械运动控制系统已经成为了许多领域中必不可少的一部分。
在这些系统中，运动机构是最基本的部件之一。
运动机构的运动特性对于整个系统的性能和稳定性有着至关重要的影响。
因此，对于运动机构的动力学建模和仿真分析已经成为了一个非常重要的研究方向。
运动机构的动力学建模是指将机构的运动特性转化为数学模型，并通过模型来描述机构在运动过程中所受到的各种力学作用。
这些力学作用包括惯性力、重力、弹性力、摩擦力等等。
通过建立数学模型，可以更加深入地研究机构在运动过程中的各种特性，比如速度、加速度、力矩等等。
同时，对于机构的控制和优化也有着重要的意义。
在动力学建模的过程中，最常用的方法是拉格朗日方程。
拉格朗日方程是一种基于能量守恒原理的数学方法，它可以将机构的动力学特性转化为一组微分方程。
通过求解这组微分方程，可以得到机构在运动过程中各个时刻的状态和特性。
除了动力学建模之外，仿真分析也是非常重要的一个环节。
仿真分析是指通过计算机模拟机构在运动过程中的各种特性，比如速度、加速度、力矩等等。
通过仿真分析可以更加直观地展示机构的运动特性，并且可以对机构进行各种优化和改进。
在进行仿真分析时，最常用的方法是多体动力学仿真。
多体动力学仿真是一种基于牛顿定律的数值计算方法，它可以对机构在运动过程中所受到的各种力学作用进行仿真计算。
通过仿真分析，可以得到机构在不同工况下的运动特性，并且可以对机构进行各种优化和改进。
总之，运动机构的动力学建模和仿真分析是非常重要的研究方向。
通过建立数学模型和进行仿真分析，可以更加深入地研究机构的运动特性，并且可以对机构进行各种优化和改进。
这对于提高机械控制系统的性能和稳定性具有非常重要的意义。
Solidworks机构运动仿真与分析SolidworksMotion有限元分析广泛应用于机械、汽车、家电、电子产品、家具、建筑、医学骨科等产品设计及研发。
其作用是：确保产品设计的安全合理性，同时采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费; 是产品设计研发的核心技术，SolidworksMotion机构运动仿真与分析机械也被应用于机械设计中。
看板网拥有超过数十年的Solidworks有限元分析项目经验和培训经验。
我们知道，机械制造工业水平的高低直接代表了了该国家或地区的经济、科技、国防等方面水平的高低。
传统的机械设计主要以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动伟特种的设计方法，存在着设计周期长、人为影响因数多、稳定性和可靠性差等一系列问题。
计算机辅助设计在现代机械设计中应用，不仅可以借助一些仿真软件，可以在设计过程中即可分析出机构、设备的薄弱点、干涉区域等等一些传统设计方法无法实现的功能。
还可以有效的缩短设计周期。
Solidworks Motion是一个虚拟原型机仿真工具，对浮渣机械系统能实现全面的动力学和运动学仿真，并可得到系统中零件的作用力、反作用力、速度、加速度以及位移等运动参数。
并且输出结果能以动画、图形以及表格等多种形式表示。
此外，在复杂运动情况下，还能在其他有限元分析软件中输入零部件的复杂载情况，从而能对其结构和强度进行准确的分析。
Solidworks Motion支持同轴心配合、铰链配合、点对点重合配合、锁定配合、面对面的重合配合、万向节配合、螺旋配合、点在轴线上的重合配合、平行配合、垂直配合的配合约束等多种配合。
Solidworks Motion可分别按速度、位移和加速度配合时间、循环角度和角速度可以定义相对简单的运动，另外，该软件也完全支持比如立方样条曲线、线『生曲线、Akima样条曲线，这样就可以定义较复杂的运动。
机构运动仿真与动力分析机构运动仿真是指使用计算机辅助工具，通过建立机构的数学模型，模拟机构在给定约束和激励条件下的运动轨迹和位置，进而预测机构的工作性能。
通过仿真分析，可以评估机构的运动轨迹、速度、加速度等参数，验证机构的设计是否满足要求，辅助工程师进行优化设计，提高机构的运动精度和工作效率。
机构动力分析是指通过建立机构的动力学模型，计算机数值计算，分析机构在外部负载作用下的力和力矩分布以及其他动力学特性。
通过动力学分析，可以评估机构的稳定性、刚度和振动特性，以及对外部负载的响应能力，辅助工程师进行力学设计和优化，保证机构在工作过程中的安全可靠性。
机构运动仿真与动力分析的方法主要包括利用数学模型进行解析计算、基于有限元方法的数值模拟和利用仿真软件进行模拟。
解析计算方法适用于简单的机构，可以通过代数方程求解得到机构的运动学和动力学特性。
有限元方法适用于复杂的机构，通过离散化和数值计算，可以分析机构的局部应力、刚度和振动特性等。
仿真软件方法是一种常用且有效的分析方法，通过建立机构的三维模型，并设置约束条件、激励和加载，可以直观地模拟机构的运动轨迹和动力学特性。
机构运动仿真与动力分析在工程领域中有广泛的应用。
例如，在机械工程中，可以利用仿真分析方法对机器人、汽车底盘、航天器机构等进行运动学和动力学特性的评估，优化设计机构的工作效率和运动精度。
在工业自动化领域，可以利用仿真分析方法对传输线或输送机构进行运动学和动力学分析，优化输送工艺和提高生产效率。
在医疗器械研发中，可以利用仿真分析方法对人体骨骼和关节机构进行运动学和动力学模拟，帮助医生制定手术方案和设计医疗器械。
总之，机构运动仿真与动力分析是一种重要的工程分析方法，通过建立机构的数学模型和计算机仿真，可以预测机构的运动轨迹和位置，分析机构的动力学特性，优化设计机构的工作效率和运动精度。
这种方法在工程领域中有广泛的应用，对提高工程设计的可靠性和效率具有重要意义。
机构运动仿真的一般过程机构运动仿真的一般过程机构运动仿真是利用数学模型分析实际机构动作情况的一种仿真技术,它广泛应用于工业自动化系统控制、机械产品设计等领域。
一般来说，机构运动仿真的一般过程分为以下几个步骤：（1）创建模型。
在进行仿真之前，首先要创建一个可以模拟实际机构运动的数学模型。
这个模型既要考虑到机构的运动特性，又要考虑到涉及到的物理性质，比如力学状态、物理行为等。
在创建模型的过程中，还要考虑到机构中各个元素的位置和组合如何，以及这些元素之间的相互作用。
（2）进行参数设置。
在创建模型之后，接下来要根据实际机构的情况，设置模型中的参数。
这些参数要包括机构的运动参数，以及机构中的一些材料参数。
这些参数的设置要符合实际机构的运动特性及各元素之间的相互作用情况，才能为模拟提供正确的输入参数。
（3）运行仿真。
当模型创建完毕并且设置输入参数之后，就要进行仿真运行，模拟实际机构的运动情况。
在运行仿真之前，要设定一些仿真控制参数，比如仿真步长、仿真时间、数值方法等。
运行完成后，可以获得机构运动的仿真结果，也可以获得关于机构运动的各个性质的数据，包括位置、速度、力矩等。
（4）结果分析。
最后，对仿真结果进行系统的分析，以确定机构运动的性能是否满足要求。
结果分析的时候，要考虑机构运动的各个性质，包括位置、速度、力矩等，以及各个组件之间的相互作用关系。
从而可以有效地分析机构运动的效果，以决定机构的性能是否符合要求。
以上就是机构运动仿真的一般过程。
机构运动仿真能够及时发现机构运动的问题，为机械设计提供参考，从而提高机构的性能和效率。
机构运动仿真初步自从计算机科学和工程领域的快速发展，仿真技术在各个领域得到了广泛的应用。
其中，机构运动仿真是一个重要的研究领域。
本文将介绍机构运动仿真的基本概念、相关应用以及研究进展。
一、机构运动仿真的基本概念机构运动仿真是指使用计算机软件模拟和模型来分析和预测机构运动的行为。
机构是由连接在一起的刚性杆件和关节组成的复杂系统。
通过对机构运动进行仿真，可以帮助工程师和设计师评估机构的性能、寻找改进方案以及节省时间和资源。
在机构运动仿真中，物理模型是必不可少的。
物理模型是对机构的结构和运动特性进行描述的数学模型。
根据机构的特点和应用领域，可以选择不同的物理模型，如刚体模型、弹性模型等。
二、机构运动仿真的应用领域1. 机械工程机构运动仿真在机械工程领域中有着广泛的应用。
例如，在机械设计中，工程师可以使用仿真软件来验证机构设计的性能和可行性。
通过模拟机构的运动，可以检测潜在的问题，并进行相应的改进和优化。
此外，在机械系统的故障诊断和故障排除中，机构运动仿真也扮演着重要的角色。
通过仿真软件可以模拟机构运动中的异常情况，从而帮助工程师定位和解决问题。
2. 汽车工程在汽车工程中，机构运动仿真被广泛应用于车辆悬挂系统、转向系统等部件的设计和优化。
通过仿真软件，工程师可以模拟车辆的运动、悬挂系统的压缩和回弹等行为，从而评估不同设计方案的性能和稳定性。
此外，机构运动仿真还可以用于模拟驾驶过程中的车辆运动状况，有助于改进车辆的操控性和安全性。
3. 仿生机器人在仿生机器人领域，机构运动仿真被广泛应用于机器人的设计和动作规划。
通过仿真软件，可以模拟机器人的运动和行为，评估各种设计参数对机器人性能的影响。
此外，通过机构运动仿真可以研究机器人的步态和运动控制策略，帮助设计出更灵活、智能的仿生机器人。
三、机构运动仿真的研究进展随着计算机技术的快速发展，机构运动仿真领域也取得了许多重要的研究进展。
1. 仿真算法的改进为了提高机构运动仿真的准确性和效率，研究人员不断改进仿真算法。
机构运动仿真的一般过程机构运动仿真是指通过计算机模拟机构运动过程，以实现机构运动的设计、分析和优化。
它是机械设计中不可或缺的一部分，可以有效地减少设计时间、降低成本、提高设计精度。
下面将介绍机构运动仿真的一般过程。
第一步：建立机构模型机构模型是机构运动仿真的基础，它是仿真的对象。
建立机构模型的过程包括选择合适的仿真软件、导入设计数据、定义零件特性等。
在建立机构模型时，需要注意选择合适的零件库和材料库，确保模型的准确性和可靠性。
第二步：定义运动副和力学特性运动副是指机构中连接零件并实现相对运动的零件，它是机构运动仿真的核心。
在定义运动副时，需要考虑运动副的类型、运动自由度、转动方向、运动范围等因素。
同时，还需要定义力学特性，如零件的质量、惯性、摩擦等，以便进行后续的力学分析和优化。
第三步：设置运动参数和载荷条件运动参数是指机构中运动副的运动速度、加速度、角度等参数，它是机构运动仿真的输入。
在设置运动参数时，需要考虑机构的实际工作条件，如转速、工作时间等。
同时，还需要设置载荷条件，包括静载荷和动载荷，以便进行机构的强度分析和优化。
第四步：进行仿真计算和分析进行机构运动仿真计算的过程是通过计算机模拟机构的运动过程，以获取机构的运动轨迹、速度、加速度等数据。
在进行仿真计算时，需要注意选择合适的仿真算法和求解器，以保证计算的准确性和稳定性。
同时，还需要进行各种力学分析和优化，如强度分析、刚度分析、动力学分析等，以便对机构的设计进行优化。
第五步：评估仿真结果和优化设计评估仿真结果是指通过对仿真计算的数据进行分析和比较，评估机构的运动性能和强度性能，以便对机构的设计进行优化。
在进行评估时，需要考虑机构的实际工作条件和设计要求，如运动精度、承载能力、寿命等。
同时，还需要进行适当的设计优化，如修改运动副、增加零件强度、减轻重量等，以达到最佳的设计效果。
机构运动仿真的一般过程包括建立机构模型、定义运动副和力学特性、设置运动参数和载荷条件、进行仿真计算和分析、评估仿真结果和优化设计等步骤。
机构仿真之运动分析机构仿真是PROE的功能模块之一。
PROE能做的仿真内容还算比较好，不过用好的兄弟不多。
当然真正专做仿真分析的兄弟，估计都用Ansys去了。
但是，Ansys研究起来可比PROE 麻烦多了。
所以，学会PROE的仿真，在很多时候还是有用的。
坛子里关于仿真的教程也有过一些，但很多都是动画，或实例。
偶再发放一份学习笔记，并整理一下，当个基础教程吧。
希望能对学习仿真的兄弟有所帮助。
术语创建机构前，应熟悉下列术语在PROE中的定义：主体(Body) - 一个元件或彼此无相对运动的一组元件，主体内DOF=0。
连接(Connections) - 定义并约束相对运动的主体之间的关系。
自由度(Degrees of Freedom) - 允许的机械系统运动。
连接的作用是约束主体之间的相对运动，减少系统可能的总自由度。
拖动(Dragging) - 在屏幕上用鼠标拾取并移动机构。
动态(Dynamics) - 研究机构在受力后的运动。
执行电动机(Force Motor) - 作用于旋转轴或平移轴上(引起运动)的力。
齿轮副连接(Gear Pair Connection) - 应用到两连接轴的速度约束。
基础(Ground) - 不移动的主体。
其它主体相对于基础运动。
接头(Joints) - 特定的连接类型（例如销钉接头、滑块接头和球接头）。
运动(Kinematics) - 研究机构的运动，而不考虑移动机构所需的力。
环连接(Loop Connection) - 添加到运动环中的最后一个连接。
运动(Motion) - 主体受电动机或负荷作用时的移动方式。
放置约束(Placement Constraint) - 组件中放置元件并限制该元件在组件中运动的图元。
回放(Playback) - 记录并重放分析运行的结果。
伺服电动机(Servo Motor) - 定义一个主体相对于另一个主体运动的方式。
可在接头或几何图元上放置电动机，并可指定主体间的位置、速度或加速度运动。
机械运动仿真和有限元分析技术（浙江大学城市学院机电0905）【摘要】本文主要对机械运动仿真和有限元分析技术概念、机械运动仿真和有限元分析软件使用过程有所了解，以及对PROE机械运动仿真和有限元分析使用案例进行分析【关键词】机械运动仿真有限元分析 PROE案例一、引言目前，许多国内外的大型辅助设计软件，都包含了机械装配和运动学仿真的功能模块，例如PTC的Pro／Engineer，SDRC的1一DEAS，MATRA的EUCl ID软件及DES的UG等。
机械产品的运动分析和仿真已经成为计算机辅助工程(CAE)中不可缺少的重要环节，同时也成为机械设计的必经过程。
进行机械产品设计时，通常要进行机构的运动分析，以此来验证机构设计的合理性和可行性。
机构运动仿真技术就是通过对机构添加运动副、驱动器，使其运动起来，以实现机构的运动模拟。
此外，运用机构中的后处理功能可以查看当前机构的运动，并且可以对机构进行运动速度、轨迹、位移、运动干涉情况的分析，为研究机构模型提供方便。
在机械系统计算机辅助工程即MCAE领域内，根据数值分析求解机理和求解问题范围不同，常用的CAE技术有：有限元分析（FEA）技术；（固体力学范畴）计算流体动力学（CFD）分析技术；（流体力学范畴）刚体动力学分析（RBA）技术。
二、机械运动仿真和有限元分析技术概念机械运动仿真技术是一种建立在机械系统运动学、动力学理论和计算机实用技术基础山的新技术，涉及建模、运动控制、机构学、运动学和动力学等方面的内容，主要是利用计算机来模拟机械系统在真实环境下的运动和动力特性，并根据机械设计要求和仿真结果，修改设计参数直至满足机械性能指标要求或对整个机械系统进行优化的过程。
机械运动仿真的过程如图：通过机械系统的运动仿真，不但可以对整个机械系统进行运动模拟，以验证设计方案是否正确合理，运动和力学性能参数是否满足设计要求，运动机构是否发生干涉等还可以及时发现设计中可能存在的问题，并通过不断改进和完善，严格保证设计阶段的质量，缩短了机械产品的研制周期，提高了设计成功率，从而不断提高产品在市场中的竞争力。
