任务
用Inventor软件完成“机构模拟仿真” 教学设计
课时
2
教师
任保国
班级
高二平面设计班
课程类型
理实一体
教研组
信息技术
时间
2022.6.20
地点
学校机房
【教学目标】
1. 知识目标
借助Autodesk Inventor Professional的运动仿真功能，用户能了解机器在真实条件下如何运转，而能节省花费在构建物理样机上的成本、时间和高额的咨询费用。
用户可以据实际工况添加载荷、摩擦特性和运动约束，然后通过运行仿真功能验证设计。借助与应力分析模块的无缝集成，可将工况传递到某一个零件上，来优化零部件设计。
2. 能力目标
通过仿真机械装置和电动部件的运转以来确保您的设计有效，同时减少制造物理样机的成本。可以计算设计模型在其整个运转周期内的动态运行条件，并精确调整电动机和传动器的尺寸，以便承受实际的运转载荷。可以分析机械装置中每个零部件的位置、速度、加速度以及承受的载荷。
3. 情感目标
(增强功能)输出到应力分析中
在运动仿真中可将实际工况传入零件并带入到 Autodesk Inventor Stress Analysis或ANSYS Workbench，进而预测应力和应变，据此调整零件(例如销和联接件)的尺寸，将材料用到该用到的地方。
(增强功能) 约束转换
自动分析装配约束，识别相关刚体，并转换成正确的、仿真的运动连接。也可以从运动连接库中选择并施加标准的运动连接，还有添加弹簧和阻尼器，定义每个连接处的摩擦系数等详细描述。
(增强功能) 载荷定义
可以添加不同的驱动载荷、扭矩以及基于时间的力函数。用于研究设计模型在不同载荷条件下的性能。
(增强功能) 可视化
全面体现设计模型的运行情况和性能。三维动画可以显示基于实体模型和施加载荷条件下的动态运动。
【教学重点】
模型创建、结构分析
【教学难点】
结构分析
【教学方法】
项目驱动
【教学设计】
课前:准备材料,学生分组（4-6人一组）
课中：教师指导，学生动手实操
课后：师生互动、生生互动，分享成果
教具
电脑、3D打印机。
主要
教学
内容
1. 运动仿真步骤
2. 仿真模型的创建
3. 仿真动画的创建
4. 3D打印机的使用
教学过程
教师活动
教学内容
学生活动
方法设计
一、创设情境（分钟）
让学生用工业设计软件设计仿真模型动画，加强学生对使用仿真工具创作的认知感。
学生在掌握软件使用的基础上，引导学生对所学知识转化成成果。
思考
教师引导
二、知识准备（分钟）
Inventor软件工具和命令的使用
基本操作
记录、操作
讲解、演示、制作
3D打印机的使用
基本操作
记录、操作
讲解、演示、制作
三、任务实施（机构仿真设计）
任务过程
1. 使用专业的软件（Inventor软件）
提前做好所需零件
1.新建装配
2.放置——将四个零件置入装配空间
3.按住SFT键旋转视图调整位置
4.用配合约束装配好零件
5.附给材质
6.打开渲染菜单—环境—插入运动仿真
7.右键——固定支撑
8.设置转距
9.设置力距
10.发布电影
学生记录
演示
四、任务考核（分钟）
小组汇报
输出成果
小组互评
学生讲解
制作过程
教师评价
五、任务小结（分钟）
小结
相比于其他机构仿真软件，Inventor运动仿真被与Inventor的装配环境无缝集成，既可以在仿真环境中直接添加运动类型，也可以将装配中的连接和约束关系转换为运动仿真当中的运动类型，设计完成后可直接从CAD环境进入仿真环境。
六、布置作业（分钟）
制作机械仿真模型、表达视图、仿真动画、增材制造3D打印。
【教学反思】
应力分析工具与运动仿真工具全面集成，可以直接利用从运动仿真中计算出的准确载荷条件，执行零件的应力分析。
易用、嵌入的分析
依据分析而不是直觉制定设计决策。嵌入的应力分析省却了转换 CAD模型的麻烦，因此比独立的分析功能更易于使用。可以检查变形情况以及最大、最小应力，从而提高零件的设计质量，确保其设计符合规定的安全系数要求。
与运动仿真集成
分析运动的零件在机械装置的运转周期内，在不同时间点上的应力情况。可导入一次运动仿真中多个时间点的工况，然后计算和查看这些点上分析所产生的结果。
模型简化
可以通过抑制特征，来简化在有限元分析(FEA)过程中的模型结构，从而提高分析效率。
薄壁件处理
识别薄金属零件(钣金件)上的高应力区，确保这类零件分析结果的正确性。
将分析数据导入ANSYS
无需成本高昂且繁琐的数据转换，便可进行高级研究。Inventor 分析数据可导入到ANSYS 中，以便其他验证工具使用。
共享验证结果
通过输出成一个AVI或图形文件，可以快速轻松地将分析结果添加到分析报告中，而且还能直观生动的演示整个装配流程。
包含仿真分析模块，能对机械产品进行运动仿真与应力分析。
学 生 作 业 单
姓名
学号
日期
实训内容
班级
同组人员
实训目的
实训所需材料、工具
操作步骤
安全注意事项
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