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Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Gijón
1 AYUDA SOLIDWORKS MOTION
El movimiento de los componentes que forman parte del ensamblaje durante la
simulación, estará 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 físicas y mecánicas 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 parámetros y ver los efectos que estos cambios
producen en cada instante sobre el conjunto.
1.1 Análisis de movimiento
Se utiliza “Análisis de movimiento” para simular y analizar con precisión 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
fricción. Un estudio de “Análisis de movimiento” combina elementos de “Estudio de
movimiento” con relaciones de posición en cálculos 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 cálculos realizados por
el solver cinemático de “SolidWorks Motion”.
Para comenzar a simular los mecanismos con un “Estudio de movimiento” en
“SolidWorks Motion” se debe seleccionar “Análisis de movimiento” en la lista
desplegable de tipos de estudios de movimiento en el menú de “SolidWorks Motion”
ó “Motion Manager”.

1.2 Introducción
Un “Estudio de movimiento” es una simulación gráfica de movimiento para modelos
de ensamblaje. Puede incorporar en un estudio de movimiento propiedades visuales,
como iluminación y perspectiva de cámara. 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 posición 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 menú de “SolidWorks Motion”, la interfaz
con escala de tiempo que incluye las siguientes herramientas de estudio de
movimiento:
1.2.1 Animación
Se utiliza “Animación” para animar el movimiento de ensamblajes:
- Agregue motores para conducir el movimiento de una o varias piezas de un
ensamblaje.

- Prescriba las posiciones de los componentes del ensamblaje en varios
momentos mediante la utilización de marcas. “Animación” utiliza interpolación
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 básico
Se utiliza “Movimiento básico” en ensamblajes para simular los efectos de motores,
resortes, colisiones y gravedad. A la hora de calcular el movimiento, “Movimiento
básico” tiene en cuenta la masa. El cálculo es relativamente rápido, por lo que puede
utilizar este estudio de movimiento para crear animaciones tipo presentación
mediante simulaciones basadas en leyes físicas.
Figura 4. “Análisis de movimiento”
1.2.3 Análisis de movimiento
“Análisis 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 fricción). Este tipo de movimiento utiliza solvers cinemáticos
potentes, desde el punto de vista del cálculo, y tiene en cuenta propiedades
materiales así como la masa e inercia. También puede utilizar “Análisis de
movimiento” para trazar resultados de simulación para análisis adicionales.

Figura 5. Interfaz “SolidWorks Motion”
La barra de herramientas del menú “SolidWorks Motion” también se puede utilizar
para:
- Cambiar puntos de vista.
- Mostrar propiedades.
- Crear animaciones con calidad de presentación que muestren el movimiento
de un ensamblaje.
1.2.4 Cómo decidir qué tipo de estudio utilizar
En general, lo más propicio es utilizar “Animación” para crear estudios de
movimiento con calidad de presentación en las que no es necesario tener en cuenta
la masa o la gravedad.
Se utiliza “Movimiento básico” para crear simulaciones de movimiento con calidad de
presentación en las que se tiene en cuenta la masa, las colisiones o la gravedad.
Por último, “Análisis de movimiento” se utiliza para ejecutar simulaciones potentes,
desde el punto de vista del cálculo, que tienen en cuenta la física del movimiento del
ensamblaje. De las tres opciones, esta herramienta es la que más recursos utiliza
durante el cálculo. Los resultados serán mejores cuanto mejor se entienda la física
del movimiento deseado. Utilice “Análisis de movimiento” para ejecutar estudios de
análisis de impacto para entender la respuesta de los componentes a distintos tipos
de fuerzas.

1.3 Motor
Un motor es un elemento presente en un estudio de movimiento que mueve
componentes en un ensamblaje simulando los efectos que provocaría. En
“SolidWorks Motion” hay dos tipos de motores en función 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
dirección seleccionada, pero no son fuerzas. El movimiento originado por motores
prevalece sobre el originado por otros elementos de simulación.
Para seleccionar “Motor” y elegir los parámetros correspondientes, en el menú de
“SolidWorks Motion” seleccionar . No se debe agregar más de un motor del
mismo tipo al mismo componente.
Figura 6. Motor

1.3.1 Motor Rotatorio
Se utiliza para dotar al mecanismo de movimiento rotatorio. En el menú “Motor” se
debe seleccionar “Componente/Dirección” de éste, así 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 también indicado. Se introducen los valores de
Desplazamiento (en grados), Inicio (segundo de inicio) y Duración (en
segundos).
- Oscilante. Se introducen los valores de Amplitud y Frecuencia para el
movimiento deseado.
- Interpolado:
o Se selecciona el Valor interpolado (Desplazamiento, Velocidad,
Aceleración).
o Se configuran valores para el tiempo y valor de la interpolación.
o Tipo de interpolación (Akima o Cúbica).
1.3.2 Motor Lineal
Se utiliza para dotar al mecanismo de movimiento lineal. Este tipo de motor, equivale
a un actuador, por lo que será muy útil para la simulación de mecanismos en los que
hay actuadores hidráulicos, neumáticos o de otro tipo. En el menú “Motor” se debe
seleccionar “Componente/Dirección” del “Motor Lineal”, así 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 también indicado. Se introducen los valores de
Desplazamiento (en mm.), Inicio (segundo de inicio) y Duración (en
segundos).
- Oscilante. Se introducen los valores de Amplitud y Frecuencia para el
movimiento deseado.
- Interpolado:

o Se selecciona el Valor interpolado (Desplazamiento, Velocidad,
Aceleración).
o Se configuran valores para el tiempo y valor de la interpolación.
Tipo de interpolación (Akima o Cúbica).
o También se puede cargar desde un archivo (.txt ó .csv) que contenga
el tiempo de interpolación y los valores.
- Expresión (sólo en “Análisis de movimiento”). Se selecciona la variable para la
cual se aplica la expresión de movimiento del motor (Desplazamiento,
Velocidad, Aceleración), y se introduce una fórmula siempre y cuando sea
compatible.

1.4 Resortes
Un resorte es un elemento de simulación 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 más alta mueve un componente más rápidamente
que uno con una constante más baja. Hay dos tipos de resorte:
1.4.1 Resorte Lineal
Este resorte es válido para “Movimiento básico” y “Análisis de movimiento. Se
especifica la posición del muelle entre dos componentes del mecanismo con una
determinada distancia y a lo largo de una dirección. “SolidWorks Motion” calcula la
fuerza del muelle basándose en la distancia entre las piezas. Aplica una fuerza al
primer componente seleccionado y otra igual y contraria al segundo componente,
según la fórmula matemática.
- 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 Torsional
Este tipo de resorte es válido sólo en “Análisis de movimiento”. Representa fuerzas
torsionales que actúan entre dos componentes. “SolidWorks Motion” calcula el
momento generado basándose en el ángulo existente entre los ejes especificados
de las piezas seleccionadas. El programa aplica un momento a la primera pieza
seleccionada, y otro de reacción, igual y opuesto a la segunda pieza seleccionada
según la fórmula matemática:
- KT* (θ - θo)n
+ To
o KT – Coeficiente muelle torsional
o Θ – Ángulo entre las partes definido por el usuario
o θo – Ángulo de referencia del muelle torsional
o To – Momento de referencia del resorte

o n – Exponente del muelle
1.4.3 Menú
Figura 7. Resortes
En el menú “Resorte” los “Parámetros” que se deben seleccionar son:
- Dos operaciones para puntos extremos del resorte.
- El “Exponente” de expresión de fuerza de resorte en función de las
expresiones funcionales para resortes.
- La “Constante de resorte” en función de las expresiones funcionales para
resortes.

- 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
dinámicamente a los cambios del modelo mientras el menú está abierto.
En “Amortiguador” los parámetros a introducir son:
- El “Exponente” de expresión de fuerza de amortiguador.
- La “Constante de amortiguamiento”.
Puede también visualizar los valores de:
- Diámetro de la espiral.
- Número de espirales.
- Diámetro de alambre.
El apartado “Cara de Soporte de Cargas” se utiliza únicamente con el fin de
transferirlos a “SolidWorks Simulation”.

1.5 Amortiguadores
1.5.1 Amortiguador Lineal
Este tipo de amortiguador sólo es válido para “Análisis de movimiento. Se especifica
la posición del amortiguador entre dos componentes del modelo con una
determinada distancia y a lo largo de una dirección. “SolidWorks Motion” calcula la
fuerza del muelle en función de la velocidad relativa entre las ubicaciones en dos
piezas. Aplica una fuerza al primer componente seleccionado y otra de reacción
igual y contraria al segundo componente, según la siguiente fórmula.
- c·v n
o c – Coeficiente amortiguador traslacional
o v – Velocidad relativa entre las partes
o n – Exponente del amortiguador
1.5.2 Amortiguador Torsional
Tan sólo es válido en “Análisis de movimiento”. Representa el momento torsional
aplicado entre dos componentes con respecto a un eje específico. “SolidWorks
Motion” calcula el momento generado en función 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 reacción, igual y opuesto a la segunda pieza
seleccionada según la fórmula matemática:
- ct·ωz
n
o ct – Coeficiente amortiguador torsional
o ωz – Velocidad angular entre las partes
1.5.3 Menú

Figura 8. Amortiguadores
En el “PropertyManager Amortiguador” los “Parámetros” que se deben controlar son:
- Dos operaciones para punto final del amortiguador.
- El “Exponente” de expresión de fuerza del amortiguador en función de las
expresiones funcionales para resortes.
- La “Constante de Amortiguamiento” en función de las expresiones funcionales
para amortiguadores.

1.6 Fuerzas
Se utilizan fuerzas para animar el movimiento de piezas móviles en un ensamblaje y
para simular la existencia de cargas externas en el modelo.
En el menú de “SolidWorks Motion” se selecciona para mostrar el menú
específico de “Fuerza”.
Un estudio de “Análisis de movimiento” elimina las relaciones de posición
redundantes durante el cálculo del movimiento imponiendo fuerza cero en las
ubicaciones de relaciones de posición de las piezas afectadas. Para modelos con
restricciones redundantes, “SolidWorks Motion” reemplaza automáticamente estas
relaciones de posición con casquillos. Las fuerzas se calculan posteriormente en las
ubicaciones de las relaciones de posición redundantes.
Figura 9. Fuerza
Existen dos tipos de fuerzas en “SolidWorks Motion”:

- Fuerza Lineal
- Fuerza Torsional (Momento Torsor).
En el menú “Fuerzas”, tras escoger entre los tipos de fuerza (lineal o torsional), el
siguiente paso es diferenciar entre:
- Fuerza de “Sólo acción”, esta fuerza es aplicada en un punto de un cuerpo
rígido y las fuerzas de reacción no se calculan.
- Fuerza de “Acción y Reacción”. Se aplica entre dos puntos, la fuerza se aplica
al primer cuerpo, y una igual pero contraria se aplica al segundo cuerpo.
Para “Forzar posición y dirección de acción” de la fuerza se selecciona una cara,
arista o vértice y en caso de tratarse de una formación de acción y reacción, se hace
lo mismo para “Forzar posición de reacción”.
También se debe especificar el origen de la fuerza, que puede ser:
- Origen del ensamblaje
- Componente seleccionado
1.6.1 Forzar Función
Existen 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).
- Armónico. Debe configurarse Amplitud, Frecuencia, Promedio y Cambio de
fase.
- Expresión. Se introduce una fórmula utilizando funciones compatibles.
- Interpolado. Se introducen valores de Tiempo y Fuerza, y se selecciona el tipo
de interpolación (Akima o Cúbica). También se puede cargar desde un
archivo (.txt ó .csv) que contenga el tiempo de interpolación y los valores de
Tiempo y Fuerza.

1.7 Contactos
Se definen Contactos en “SolidWorks Motion” para que los componentes dentro de
un conjunto, al entrar en contacto durante la ejecución de un estudio de movimiento,
reaccionen moviéndose unos respectos a otros debido a una fuerza aplicada con el
fin de evitar que un cuerpo penetre dentro del otro. Esta fuerza solo actúa si los
cuerpos chocan. Si por el contrario, los componentes no están 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 menú de “SolidWorks
Motion” haga clic en . Esta herramienta sólo está disponible en “Movimiento
Básico” y “Análisis de movimiento”.
Figura 10. Contactar

Contactos creados proporciona el número de pares de contacto que se controlan.
Cuanto mayor sea el número de pares de contactos incluidos, más tiempo demorará
el cálculo del movimiento.
Número de componentes en conjunto (n) 2 3 4 5
Número de contactos creados (S(n-1)) 1 3 6 10
Instancias
1
-
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 Materiales
Esta opción sólo es válida en “Análisis de material”. Se seleccionan materiales de la
lista para un par de colisión. Las propiedades de material definidas para contactos
3D se aplican a caras en contacto durante la operación, reemplazando las
propiedades de material asignadas a cada pieza. El orden de selección de los
materiales no es importante; de este modo, es lo mismo seleccionar caucho-acero
que acero-caucho.
Para modificar las propiedades elásticas, 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 límite
de la interacción entre dos piezas en colisión.

Exponente
Configura el exponente en la fuerza exponencial supuesta en
comparación con el modelo de desplazamiento.
Amortiguamiento
máx.
Configura el coeficiente de amortiguamiento máximo de la
interacción en el límite.
Penetración
Configura la penetración límite en la que el solver de
SolidWorks Motion aplica el valor de Amortiguamiento máximo.
Tabla 2.
- Coeficiente de restitución
Por medio de este coeficiente, se configura el cociente de velocidades relativas de
dos esferas elásticas antes y después del impacto.
1.7.2 Fricción
Fricción es la fuerza de resistencia que se produce en juntas y entre piezas en
contacto. Cuando las piezas entran en contacto, la fricción se calcula según los
coeficientes de fricción estática y dinámica, así como la fuerza normal que actúa en
la pieza. La fricción de relaciones de posición es más compleja porque el tamaño del
área de contacto puede afectar la magnitud de la fricción.
- Fricción de relaciones de posición:
En la pestaña “Análisis de movimiento” del PropertyManager de “SolidWorks
Motion”, “Relación de posición” se puede especificar la fricción de juntas. Esta
fricción 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 actúan en la conexión.
El modelo de fricción de relaciones de posición de “SolidWorks Motion” utiliza una
combinación de información sobre cotas y un coeficiente de fricción. Se puede
introducir este coeficiente directamente o hacer que la herramienta lo calcule según
su selección de materiales.

Figura 11. Fricción
- Fricción de contacto:
Se puede asignar fricción de contacto (producida entre sólidos en contacto) en
“Contactos 3D”. Las velocidades y los coeficientes de fricción utilizados se asignan
automáticamente según los materiales definidos para cada contacto. Es probable
que no sean los parámetros más apropiados teniendo en cuenta la dinámica del
modelo, por lo que estos coeficientes pueden configurarse manualmente.

1.8 Gravedad
La 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 dirección del
vector gravitacional y la magnitud de la aceleración gravitacional. Estos parámetros
se pueden modificar en el menú, especificando la dirección del vector según los
valores de x, y, z. La magnitud por defecto es de 9,806 m/s2
.
Figura 10. Gravedad

1.9 Análisis. Pasos a seguir
Una vez que se ha creado un mecanismo y se le han aplicado las restricciones,
motores, fuerzas, etc., éste ya está listo para ser simulado y a continuación ver cual
es su comportamiento.
Figura 13. Calcular
Con este botón que vemos en la imagen superior, se comienza la simulación.
Además se utiliza para borrar los resultados de una simulación ya realizada al
realizar una nueva simulación.
Para realizar simulaciones también 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 simulación.
A parte de la barra de reproducción que nos indica la cantidad simulada o
reproducida, es interesante la pestaña de porcentaje en la que podemos elegir el
porcentaje de velocidad a la que queremos que se reproduzca una simulación ya
realizada.

Figura 14. Barra de herramientas simulación.
A la hora de realizar una simulación en “Análisis de movimiento” hay una serie de
opciones que deben ser consideradas para que el proceso de simulación sea lo más
rápido posible:
- Fotogramas por segundo. Este valor multiplicado por la longitud de la
animación especifica el número total de fotogramas que se han capturado.
Este valor no afecta a la velocidad de reproducción.
- Animar durante simulación. La desactivación de esta opción acelera el tiempo
de cálculo y evita que los gráficos muestren el movimiento durante el cálculo
de la simulación.
- Reemplazar relaciones de posición redundantes con casquillos. Esta opción
convierte cada relación de posición en el ensamblaje en un casquillo. En la
mayoría de casos, esto incrementa el tiempo necesario para llevar a cabo el
cálculo.
- Parámetros de casquillo. Después de seleccionar “Reemplazar relaciones de
posición redundantes con casquillos”, haga clic en “Parámetros de casquillo”
para cambiar la rigidez y el amortiguamiento para todos los casquillos que
reemplazan relaciones de posición redundantes.
- Resolución de contacto 3D. Normalmente “SolidWorks Motion” representa
formas como polígonos de varios lados. Cuanto mayor es el número de lados,
más se acerca SolidWorks Motion a la geometría real. Sin embargo, esto
incrementa el tiempo necesario de cálculo al introducir Contacto 3D.
- Utilizar contacto preciso. Seleccione esta opción para calcular el contacto
mediante ecuaciones que representan sólidos. Desactive esta opción para
calcular el contacto aproximado utilizando la geometría de polígonos de varios
lados. Al seleccionar “Utilizar contacto preciso”, el contacto calculado es
correcto desde el punto de vista analítico pero puede demorar más que una
solución aproximada.
- Precisión. Los valores más altos incrementan el tiempo necesario para llevar
a cabo el cálculo.

Valores predeterminados de trazado. Configure definiciones para mostrar los
trazados.
Opciones avanzadas. Éstas son opciones adicionales para usuarios avanzados.
Opciones generales. Al seleccionar la primera opción, se aplica la configuración
como predeterminada para cada estudio de movimiento que cree.
Seleccione la segunda opción para mostrar mensajes durante los cálculos de un
estudio de Análisis de movimiento.
Figura 16. Opciones de simulación

1.10Resultados
Una vez simulado un determinado modelo toca analizar los resultados obtenidos.
Normalmente en una simulación pueden extraerse multitud de resultados, aunque lo
lógico es tener unos objetivos concretos antes de iniciar la simulación y analizar sólo
los resultados que nos permitan conocer si esos objetivos iniciales se han cumplido
o no tras la simulación.
Figura 17. Resultados
Lo primero que hay que saber es el resultado que deseamos obtener. Se debe
seleccionar una categoría, una subcategoría y opcionalmente puede tener que
seleccionarse un componente o una dirección que defina el resultado (Ver Tabla 3).

Tabla 3.
Categorías Subcategorías
Desplazamiento/Velocidad/Aceleración
- Ruta de trazo.
- Posición XYZ.
- Desplazamiento lineal.
- Velocidad lineal.
- Aceleración lineal.
- Desplazamiento angular.
- Velocidad angular.
- Aceleración angular.
- Ángulo de presión.
Fuerzas
- Fuerza aplicada.
- Torsión aplicada.
- Fuerza de reacción.
- Momento de reacción.
- Fuerza de fricción.
- Momento de fricción.
Momento/Energía/Electricidad
- Momento traslacional.
- Momento angular.
- Energía cinética traslacional.
- Energía cinética angular.
- Total de energía cinética.
- Posible Delta de energía.
- Consumo de energía.
- Generador de movimiento
rotatorio.
Otras cantidades
- Ángulos de Euler.
- Paso/Oscilación/Rotación.
- Parámetros de Rodríguez.
- Ángulos de Bryant.
- Ángulos de proyección.

También es posible crear un resultado nuevo que no esté 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 útil para conocer resultados muy concretos a los que no
se puede acceder de forma predeterminada.

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