Ayuda Solid Works Motion 2010

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1 AYUDA SOLIDWORKS MOTIONEl movimiento de los componentes que forman parte del ensamblaje durante la simulacin, estar determinado por varios factores como por ejemplo las uniones que conectan a las partes, el movimiento motor del que se dote al modelo, las propiedades fsicas y mecnicas de los componentes, las fuerzas aplicadas tanto al conjunto como a las piezas por separado, y por supuesto, el tiempo. SolidWorks Motion permite regular todos estos parmetros y ver los efectos que estos cambios producen en cada instante sobre el conjunto.

1.1 Anlisis de movimientoSe utiliza Anlisis de movimiento para simular y analizar con precisin el movimiento de un ensamblaje a la vez que se incorporan los efectos de los Estudios de movimiento, esto es, motores, fuerzas, resortes, amortiguadores, contactos y friccin. Un estudio de Anlisis de movimiento combina elementos de Estudio de movimiento con relaciones de posicin en clculos de movimiento. Esto quiere decir que las restricciones de movimiento, las propiedades de materiales, la masa y los contactos entre componentes se tienen en cuenta en los clculos realizados por el solver cinemtico de SolidWorks Motion.

Para comenzar a simular los mecanismos con un Estudio de movimiento en SolidWorks Motion se debe seleccionar Anlisis de movimiento en la lista desplegable de tipos de estudios de movimiento en el men de SolidWorks Motion Motion Manager.

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1.2 IntroduccinUn Estudio de movimiento es una simulacin grfica de movimiento para modelos de ensamblaje. Puede incorporar en un estudio de movimiento propiedades visuales, como iluminacin y perspectiva de cmara. Los estudios de movimiento no modifican un modelo de ensamblaje ni sus propiedades sino que simulan y animan el movimiento prescrito para un modelo. Puede utilizar relaciones de posicin de SolidWorks para restringir el movimiento de componentes en un ensamblaje al modelar movimiento.

Figura 3. Interfaz SolidWorks Motion

En un Estudio de movimiento, utilice el men de SolidWorks Motion, la interfaz con escala de tiempo que incluye las siguientes herramientas de estudio de movimiento:

1.2.1 AnimacinSe utiliza Animacin para animar el movimiento de ensamblajes: Agregue motores para conducir el movimiento de una o varias piezas de un ensamblaje.

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-

Prescriba las posiciones de los componentes del ensamblaje en varios momentos mediante la utilizacin de marcas. Animacin utiliza interpolacin para definir el movimiento de los componentes de un ensamblaje entre marcas.

En este tipo de Estudio de movimiento no es posible el uso de fuerzas, resortes, contactos, etc. Su uso se limita a observar el movimiento de los componentes en el ensamblaje.

1.2.2 Movimiento bsicoSe utiliza Movimiento bsico en ensamblajes para simular los efectos de motores, resortes, colisiones y gravedad. A la hora de calcular el movimiento, Movimiento bsico tiene en cuenta la masa. El clculo es relativamente rpido, por lo que puede utilizar este estudio de movimiento para crear animaciones tipo presentacin mediante simulaciones basadas en leyes fsicas.

Figura 4. Anlisis de movimiento

1.2.3 Anlisis de movimientoAnlisis de movimiento se utiliza para simular y analizar de forma precisa en un ensamblaje los efectos de elementos de movimiento (incluyendo fuerzas, resortes, amortiguadores y friccin). Este tipo de movimiento utiliza solvers cinemticos potentes, desde el punto de vista del clculo, y tiene en cuenta propiedades materiales as como la masa e inercia. Tambin puede utilizar Anlisis de movimiento para trazar resultados de simulacin para anlisis adicionales.

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Figura 5. Interfaz SolidWorks Motion

La barra de herramientas del men SolidWorks Motion tambin se puede utilizar para: Cambiar puntos de vista. Mostrar propiedades. Crear animaciones con calidad de presentacin que muestren el movimiento de un ensamblaje.

1.2.4 Cmo decidir qu tipo de estudio utilizarEn general, lo ms propicio es utilizar Animacin para crear estudios de movimiento con calidad de presentacin en las que no es necesario tener en cuenta la masa o la gravedad. Se utiliza Movimiento bsico para crear simulaciones de movimiento con calidad de presentacin en las que se tiene en cuenta la masa, las colisiones o la gravedad. Por ltimo, Anlisis de movimiento se utiliza para ejecutar simulaciones potentes, desde el punto de vista del clculo, que tienen en cuenta la fsica del movimiento del ensamblaje. De las tres opciones, esta herramienta es la que ms recursos utiliza durante el clculo. Los resultados sern mejores cuanto mejor se entienda la fsica del movimiento deseado. Utilice Anlisis de movimiento para ejecutar estudios de anlisis de impacto para entender la respuesta de los componentes a distintos tipos de fuerzas.

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1.3 MotorUn motor es un elemento presente en un estudio de movimiento que mueve componentes en un ensamblaje simulando los efectos que provocara. En SolidWorks Motion hay dos tipos de motores en funcin del movimiento que se les quiera dar a los componentes: Motor Rotatorio Motor Lineal

Es importante tener en cuenta que los motores mueven componentes en una direccin seleccionada, pero no son fuerzas. El movimiento originado por motores prevalece sobre el originado por otros elementos de simulacin. Para seleccionar Motor y elegir los parmetros correspondientes, en el men de SolidWorks Motion seleccionar mismo tipo al mismo componente. . No se debe agregar ms de un motor del

Figura 6. Motor

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1.3.1 Motor RotatorioSe utiliza para dotar al mecanismo de movimiento rotatorio. En el men Motor se debe seleccionar Componente/Direccin de ste, as como el tipo de movimiento. Los tipos de Movimiento son: Velocidad constante. La velocidad del motor es constante. Se escribe el valor de esta velocidad (en rpm). Distancia. El motor funciona para una distancia establecida que el usuario determina y un tiempo tambin indicado. Se introducen los valores de Desplazamiento (en grados), Inicio (segundo de inicio) y Duracin (en segundos). Oscilante. Se introducen los valores de Amplitud y Frecuencia para el movimiento deseado. Interpolado: o Se selecciona el Valor interpolado (Desplazamiento, Velocidad, Aceleracin). o Se configuran valores para el tiempo y valor de la interpolacin. o Tipo de interpolacin (Akima o Cbica).

1.3.2 Motor LinealSe utiliza para dotar al mecanismo de movimiento lineal. Este tipo de motor, equivale a un actuador, por lo que ser muy til para la simulacin de mecanismos en los que hay actuadores hidrulicos, neumticos o de otro tipo. En el men Motor se debe seleccionar Componente/Direccin del Motor Lineal, as como el tipo de movimiento. Los tipos de Movimiento son: Velocidad constante. La velocidad del motor es constante. Se escribe el valor de esta velocidad. Distancia. El motor funciona para una distancia establecida que el usuario determina y un tiempo tambin indicado. Se introducen los valores de Desplazamiento (en mm.), Inicio (segundo de inicio) y Duracin (en segundos). Oscilante. Se introducen los valores de Amplitud y Frecuencia para el movimiento deseado. Interpolado:

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o Se selecciona el Valor interpolado (Desplazamiento, Velocidad, Aceleracin). o Se configuran valores para el tiempo y valor de la interpolacin. Tipo de interpolacin (Akima o Cbica). o Tambin se puede cargar desde un archivo (.txt .csv) que contenga el tiempo de interpolacin y los valores. Expresin (slo en Anlisis de movimiento). Se selecciona la variable para la cual se aplica la expresin de movimiento del motor (Desplazamiento, Velocidad, Aceleracin), y se introduce una frmula siempre y cuando sea compatible.

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1.4 ResortesUn resorte es un elemento de simulacin que mueve componentes alrededor de un ensamblaje aplicando una fuerza a un componente concreto. El desplazamiento originado por un motor prevalece sobre el originado por un resorte. Una constante de resorte ms alta mueve un componente ms rpidamente que uno con una constante ms baja. Hay dos tipos de resorte:

1.4.1 Resorte LinealEste resorte es vlido para Movimiento bsico y Anlisis de movimiento. Se especifica la posicin del muelle entre dos componentes del mecanismo con una determinada distancia y a lo largo de una direccin. SolidWorks Motion calcula la fuerza del muelle basndose en la distancia entre las piezas. Aplica una fuerza al primer componente seleccionado y otra igual y contraria al segundo componente, segn la frmula matemtica. K (X - Xo)n + Fo o K Coeficiente muelle traslacional o X Distancia entre los puntos seleccionados o Xo Longitud de referencia del resorte o n Exponente del muelle o Fo Especifica la fuerza de referencia en Xo

1.4.2 Resorte TorsionalEste tipo de resorte es vlido slo en Anlisis de movimiento. Representa fuerzas torsionales que actan entre dos componentes. SolidWorks Motion calcula el momento generado basndose en el ngulo existente entre los ejes especificados de las piezas seleccionadas. El programa aplica un momento a la primera pieza seleccionada, y otro de reaccin, igual y opuesto a la segunda pieza seleccionada segn la frmula matemtica: KT* ( - o)n + To o KT Coeficiente muelle torsional o ngulo entre las partes definido por el usuario o o ngulo de referencia del muelle torsional o To Momento de referencia del resorte

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o n Exponente del muelle

1.4.3 Men

Figura 7. Resortes

En el men Resorte los Parmetros que se deben seleccionar son: Dos operaciones para puntos extremos del resorte. El Exponente de expresin de fuerza de resorte en funcin de las expresiones funcionales para resortes. La Constante de resorte en funcin de las expresiones funcionales para resortes.

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-

La Longitud libre. El resorte no ejerce una fuerza con su longitud es igual a su longitud libre.

Seleccione Actualizar a cambios del modelo para que la longitud libre se actualice dinmicamente a los cambios del modelo mientras el men est abierto. En Amortiguador los parmetros a introducir son: El Exponente de expresin de fuerza de amortiguador. La Constante de amortiguamiento.

Puede tambin visualizar los valores de: Dimetro de la espiral. Nmero de espirales. Dimetro de alambre.

El apartado Cara de Soporte de Cargas se utiliza nicamente con el fin de transferirlos a SolidWorks Simulation.

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1.5 Amortiguadores1.5.1 Amortiguador LinealEste tipo de amortiguador slo es vlido para Anlisis de movimiento. Se especifica la posicin del amortiguador entre dos componentes del modelo con una determinada distancia y a lo largo de una direccin. SolidWorks Motion calcula la fuerza del muelle en funcin de la velocidad relativa entre las ubicaciones en dos piezas. Aplica una fuerza al primer componente seleccionado y otra de reaccin igual y contraria al segundo componente, segn la siguiente frmula. cv n o c Coeficiente amortiguador traslacional o v Velocidad relativa entre las partes o n Exponente del amortiguador

1.5.2 Amortiguador TorsionalTan slo es vlido en Anlisis de movimiento. Representa el momento torsional aplicado entre dos componentes con respecto a un eje especfico. SolidWorks Motion calcula el momento generado en funcin de la velocidad angular entre dos piezas con respecto al eje especificado. El programa aplica un momento a la primera pieza seleccionada, y otro de reaccin, igual y opuesto a la segunda pieza seleccionada segn la frmula matemtica: ctzn o ct Coeficiente amortiguador torsional o z Velocidad angular entre las partes

1.5.3 Men

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Figura 8. Amortiguadores

En el PropertyManager Amortiguador los Parmetros que se deben controlar son: Dos operaciones para punto final del amortiguador. El Exponente de expresin de fuerza del amortiguador en funcin de las expresiones funcionales para resortes. La Constante de Amortiguamiento en funcin de las expresiones funcionales para amortiguadores.

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1.6 FuerzasSe utilizan fuerzas para animar el movimiento de piezas mviles en un ensamblaje y para simular la existencia de cargas externas en el modelo. En el men de SolidWorks Motion se selecciona especfico de Fuerza. Un estudio de Anlisis de movimiento elimina las relaciones de posicin redundantes durante el clculo del movimiento imponiendo fuerza cero en las ubicaciones de relaciones de posicin de las piezas afectadas. Para modelos con restricciones redundantes, SolidWorks Motion reemplaza automticamente estas relaciones de posicin con casquillos. Las fuerzas se calculan posteriormente en las ubicaciones de las relaciones de posicin redundantes. para mostrar el men

Figura 9. Fuerza

Existen dos tipos de fuerzas en SolidWorks Motion:

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Fuerza Lineal Fuerza Torsional (Momento Torsor).

En el men Fuerzas, tras escoger entre los tipos de fuerza (lineal o torsional), el siguiente paso es diferenciar entre: Fuerza de Slo accin, esta fuerza es aplicada en un punto de un cuerpo rgido y las fuerzas de reaccin no se calculan. Fuerza de Accin y Reaccin. Se aplica entre dos puntos, la fuerza se aplica al primer cuerpo, y una igual pero contraria se aplica al segundo cuerpo. Para Forzar posicin y direccin de accin de la fuerza se selecciona una cara, arista o vrtice y en caso de tratarse de una formacin de accin y reaccin, se hace lo mismo para Forzar posicin de reaccin. Tambin se debe especificar el origen de la fuerza, que puede ser: Origen del ensamblaje Componente seleccionado

1.6.1 Forzar FuncinExisten diferentes formas de introducir la fuerza en el modelo: Constante. Un valor fijo (En Newtons) Paso. Se da el valor de la fuerza (Valor inicial y Valor final) en dos instantes de tiempo diferentes (Tiempo de paso inicial y Tiempo de paso final). Armnico. Debe configurarse Amplitud, Frecuencia, Promedio y Cambio de fase. Expresin. Se introduce una frmula utilizando funciones compatibles. Interpolado. Se introducen valores de Tiempo y Fuerza, y se selecciona el tipo de interpolacin (Akima o Cbica). Tambin se puede cargar desde un archivo (.txt .csv) que contenga el tiempo de interpolacin y los valores de Tiempo y Fuerza.

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1.7 ContactosSe definen Contactos en SolidWorks Motion para que los componentes dentro de un conjunto, al entrar en contacto durante la ejecucin de un estudio de movimiento, reaccionen movindose unos respectos a otros debido a una fuerza aplicada con el fin de evitar que un cuerpo penetre dentro del otro. Esta fuerza solo acta si los cuerpos chocan. Si por el contrario, los componentes no estn agrupados en un conjunto y entran en contacto, se ignora el contacto entre ellos y los componentes se atraviesan. Para utilizar Contacto 3D en un estudio de movimiento, en el men de SolidWorks Motion haga clic en . Esta herramienta slo est disponible en Movimiento

Bsico y Anlisis de movimiento.

Figura 10. Contactar

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Contactos creados proporciona el nmero de pares de contacto que se controlan. Cuanto mayor sea el nmero de pares de contactos incluidos, ms tiempo demorar el clculo del movimiento.

Nmero de componentes en conjunto (n)

2

3

4

5

Nmero de contactos creados (S(n-1))

1

3

6

10

1 Instancias 2

1-2 2-3 1-3

1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4

1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 2-3, 2-4, 2-5, 3-4, 3-5. 4-5

Tabla 1.

1.7.1 MaterialesEsta opcin slo es vlida en Anlisis de material. Se seleccionan materiales de la lista para un par de colisin. Las propiedades de material definidas para contactos 3D se aplican a caras en contacto durante la operacin, reemplazando las propiedades de material asignadas a cada pieza. El orden de seleccin de los materiales no es importante; de este modo, es lo mismo seleccionar caucho-acero que acero-caucho. Para modificar las propiedades elsticas, procedentes de datos experimentales o simulados, si se conocen, se debe desactivar Especificar material, ya que de no hacerlo toma las propias de cada material por defecto.

-

Impacto

Rigidez

Configura la rigidez para aproximar la del material en el lmite de la interaccin entre dos piezas en colisin.

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Exponente Amortiguamiento mx. Penetracin

Configura el exponente en la fuerza exponencial supuesta en comparacin con el modelo de desplazamiento. Configura el coeficiente de amortiguamiento mximo de la interaccin en el lmite. Configura la penetracin lmite en la que el solver de SolidWorks Motion aplica el valor de Amortiguamiento mximo.Tabla 2.

-

Coeficiente de restitucin

Por medio de este coeficiente, se configura el cociente de velocidades relativas de dos esferas elsticas antes y despus del impacto.

1.7.2 FriccinFriccin es la fuerza de resistencia que se produce en juntas y entre piezas en contacto. Cuando las piezas entran en contacto, la friccin se calcula segn los coeficientes de friccin esttica y dinmica, as como la fuerza normal que acta en la pieza. La friccin de relaciones de posicin es ms compleja porque el tamao del rea de contacto puede afectar la magnitud de la friccin. Friccin de relaciones de posicin:

En la pestaa Anlisis de movimiento del PropertyManager de SolidWorks Motion, Relacin de posicin se puede especificar la friccin de juntas. Esta friccin consiste en una fuerza de resistencia que se produce entre piezas y debe ser superada por ellas para moverse una con otra. La fuerza se desarrolla como producto del contacto entre las superficies y cargas que actan en la conexin. El modelo de friccin de relaciones de posicin de SolidWorks Motion utiliza una combinacin de informacin sobre cotas y un coeficiente de friccin. Se puede introducir este coeficiente directamente o hacer que la herramienta lo calcule segn su seleccin de materiales.

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Figura 11. Friccin

-

Friccin de contacto:

Se puede asignar friccin de contacto (producida entre slidos en contacto) en Contactos 3D. Las velocidades y los coeficientes de friccin utilizados se asignan automticamente segn los materiales definidos para cada contacto. Es probable que no sean los parmetros ms apropiados teniendo en cuenta la dinmica del modelo, por lo que estos coeficientes pueden configurarse manualmente.

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1.8 GravedadLa gravedad tiene mucha importancia en las simulaciones, sobre todo en aquellos mecanismos cuyas piezas tienen un gran peso. En SolidWorks Motion la gravedad, al igual que el resto de las fuerzas consta de dos componentes, la direccin del vector gravitacional y la magnitud de la aceleracin gravitacional. Estos parmetros se pueden modificar en el men, especificando la direccin del vector segn los valores de x, y, z. La magnitud por defecto es de 9,806 m/s2.

Figura 10. Gravedad

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1.9 Anlisis. Pasos a seguirUna vez que se ha creado un mecanismo y se le han aplicado las restricciones, motores, fuerzas, etc., ste ya est listo para ser simulado y a continuacin ver cual es su comportamiento.

Figura 13. Calcular

Con este botn que vemos en la imagen superior, se comienza la simulacin. Adems se utiliza para borrar los resultados de una simulacin ya realizada al realizar una nueva simulacin. Para realizar simulaciones tambin es interesante fijarse en la barra de herramientas que vemos en la imagen inferior. Con esta barra pueden reproducirse simulaciones ya realizadas, con el objeto de no hacer al equipo simular el modelo cada vez que se quiera ver la simulacin. A parte de la barra de reproduccin que nos indica la cantidad simulada o reproducida, es interesante la pestaa de porcentaje en la que podemos elegir el porcentaje de velocidad a la que queremos que se reproduzca una simulacin ya realizada.

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Figura 14. Barra de herramientas simulacin.

A la hora de realizar una simulacin en Anlisis de movimiento hay una serie de opciones que deben ser consideradas para que el proceso de simulacin sea lo ms rpido posible: Fotogramas por segundo. Este valor multiplicado por la longitud de la animacin especifica el nmero total de fotogramas que se han capturado. Este valor no afecta a la velocidad de reproduccin. Animar durante simulacin. La desactivacin de esta opcin acelera el tiempo de clculo y evita que los grficos muestren el movimiento durante el clculo de la simulacin. Reemplazar relaciones de posicin redundantes con casquillos. Esta opcin convierte cada relacin de posicin en el ensamblaje en un casquillo. En la mayora de casos, esto incrementa el tiempo necesario para llevar a cabo el clculo. Parmetros de casquillo. Despus de seleccionar Reemplazar relaciones de posicin redundantes con casquillos, haga clic en Parmetros de casquillo para cambiar la rigidez y el amortiguamiento para todos los casquillos que reemplazan relaciones de posicin redundantes. Resolucin de contacto 3D. Normalmente SolidWorks Motion representa formas como polgonos de varios lados. Cuanto mayor es el nmero de lados, ms se acerca SolidWorks Motion a la geometra real. Sin embargo, esto incrementa el tiempo necesario de clculo al introducir Contacto 3D. Utilizar contacto preciso. Seleccione esta opcin para calcular el contacto mediante ecuaciones que representan slidos. Desactive esta opcin para calcular el contacto aproximado utilizando la geometra de polgonos de varios lados. Al seleccionar Utilizar contacto preciso, el contacto calculado es correcto desde el punto de vista analtico pero puede demorar ms que una solucin aproximada. Precisin. Los valores ms altos incrementan el tiempo necesario para llevar a cabo el clculo.

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Valores predeterminados de trazado. Configure definiciones para mostrar los trazados. Opciones avanzadas. stas son opciones adicionales para usuarios avanzados. Opciones generales. Al seleccionar la primera opcin, se aplica la configuracin como predeterminada para cada estudio de movimiento que cree. Seleccione la segunda opcin para mostrar mensajes durante los clculos de un estudio de Anlisis de movimiento.

Figura 16. Opciones de simulacin

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1.10 ResultadosUna vez simulado un determinado modelo toca analizar los resultados obtenidos. Normalmente en una simulacin pueden extraerse multitud de resultados, aunque lo lgico es tener unos objetivos concretos antes de iniciar la simulacin y analizar slo los resultados que nos permitan conocer si esos objetivos iniciales se han cumplido o no tras la simulacin.

Figura 17. Resultados

Lo primero que hay que saber es el resultado que deseamos obtener. Se debe seleccionar una categora, una subcategora y opcionalmente puede tener que seleccionarse un componente o una direccin que defina el resultado (Ver Tabla 3).

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Categoras

Subcategoras

Desplazamiento/Velocidad/Aceleracin Fuerzas Momento/Energa/Electricidad -

Ruta de trazo. Posicin XYZ. Desplazamiento lineal. Velocidad lineal. Aceleracin lineal. Desplazamiento angular. Velocidad angular. Aceleracin angular. ngulo de presin. Fuerza aplicada. Torsin aplicada. Fuerza de reaccin. Momento de reaccin. Fuerza de friccin. Momento de friccin. Momento traslacional. Momento angular. Energa cintica traslacional. Energa cintica angular. Total de energa cintica. Posible Delta de energa. Consumo de energa. Generador rotatorio. de movimiento

Otras cantidades Tabla 3.

ngulos de Euler. Paso/Oscilacin/Rotacin. Parmetros de Rodrguez. ngulos de Bryant. ngulos de proyeccin.

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Tambin es posible crear un resultado nuevo que no est entre los predefinidos que se muestran en la tabla superior. Para crear un nuevo trazado, debe seleccionarse Resultado frente a: Nuevo resultado.

Figura 18. Nuevo resultado.

Esta herramienta puede ser til para conocer resultados muy concretos a los que no se puede acceder de forma predeterminada.

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