柯治成

关键词：SolidWorks Motion;自由度;冗余约束;报错分析

0引言

机构的运动分析是了解机械运动性能的必要手段，传统机械设计常采用理论力学的方法计算运动学或动力学特性，这种方法对复杂机构具有局限性。

目前随着CAE技术的飞速发展，虚拟样机仿真工具SolidWorks Motion得到了广泛应用。其借助工业动态仿真分析软件ADAMS的求解器来分析装配体的复杂行为，可与SolidWorks三维建模实现无缝集成，并通过约束映射将零件之间的配合（约束）自动映射为Motion中的连接，节约运动分析时间。鉴于传统机械设计的局限性和ADAMS软件建模、实操性差的缺点，同时结合现代机械产品开发要求，应用solidWorks Motion就能对虚拟样机进行运动学和动力学分析，易学易用。可在设计前期判断设计是否达到预期目标，有利于缩短产品开发周期，增强市场竞争力。

1约束方程及自由度计算

空间中未受约束的刚性实体具有6个自由度。当两个刚性实体之间添加配合时，每个配合都将移除实体之间一定数量的自由度，限制了部件间的相对运动。solidWorks Motion中的约束通过在微分一代数方程（Differential and A1gebmic equalions，DAE）的控制系统中添加代数约束方程，从系统中移除自由度（DOF）。代数方程描述被配合约束的自由度，以“i”标记在第一个零件上，“j”标记在第二个零件上。

常见配合、运动副及其约束的自由度如表1所示。

根据Gruebler自由度的估算值判断系统是否过约束：如果Gruebler>0，模型为欠约束（动力学）;如果Gruebler=0，模型为全约束（运动学）;如果Gruebler