Solidworks/Motion在机械产品设计中的应用技巧

    随着计算机辅助设计技术的飞速发展与功能的不断完善，工程技术人员的设计方法和手段越来越丰富。尤其是三维CAD/CAM软件的广泛应用与普及，使得现代机械产品设计逐步进入三维设计时代。三维设计具有形象、直观、精确、快速的特点，在新产品开发的方案设计、结构分析、产品性能的评估、确定和优化物理样机参数过程中能够起到决定性作用，并为新产品研发一次成功，提供了强有力的技术支持。

    /Motion是基于Windows环境的参数化三维实体造型软件。为广大工程技术人员提供了在单一的Windows界面上无缝集成实体造型、有限元分析和优化设计、虚拟装配、三维机构运动仿真、运动干涉检查、工艺规程生成、数控加工、三维实体图转化二维工程图、产品数据共享与集成等多种多样的功能。

    本文以某型号的三轴模拟摇摆复现机械装置为例，介绍应用/Motion软件进行三轴模拟摇摆复现机械装置在三维实体造型、装配、三维机构运动仿真及运动部件干涉检查的过程和方法。

    该三轴模拟摇摆复现机械装置主要由内环、中环、外环和机座组成，如图1所示。

图1 三轴模拟摇摆复现机械装置示意图

一、三维实体造型设计

    三轴模拟摇摆复现装置的测量系统精度相对较高，因此在进行三轴模拟摇摆复现装置的机械台体结构设计时，要确保机械台体结构的刚度能够满足测量系统精度要求，同时还要进行结构的优化，在满足刚度和强度的前提下，使机械台体的重量尽量轻，各转动部件的转动惯量尽量小。从系统的驱动功率、运动平稳性及控制性等方面来考虑，机械台体的重心位置越接近转动轴线越好。但从安全角度考虑，各转动部件重心位置应控制在回转轴下方一定范围内。

    根据设计任务书安装台面尺寸和承载要求等技术参数和指标，结合以往的设计经验，先初步确定机械台体的结构尺寸、断面尺寸、板材厚度，初步进行三维造型设计，完成零部件设计并按相应的关联约束进行装配。

    首先确定各转动部件重心位置。若重心位置不合适，可采用在下部添加配重块或改变结构尺寸的方式满足重心位置的要求。对各部件进行有限元计算，检验各部件的应力和应变是否满足测量系统精度要求。若不能满足要求，则对相应部件的结构进行修改直至满足要求。

    1.机构运动仿真分析