设计的机械系统为一个简单的摆锤装置，该装置由一个固定支架、摆动臂和一个加重的锤头组成。摆动臂通过一个旋转轴安装在固定支架上，可以根据特定的输入扭矩或重力作用自由摆动。锤头安装在摆动臂的末端，用以提供足够的摆动力量，模拟实际应用中的冲击或动力传递过程。

1. 系统设计

• 固定支架：采用高强度钢材制造，确保在整个摆动过程中系统稳定，不受外力影响。
• 摆动臂：使用轻质但强度高的铝材制造，一方面减轻运动部件的重量，减少能源消耗，另一方面保证臂部能承受锤头的重量。
• 加重锤头：通过调整锤头的形状和材质（例如使用铸铁），来改变系统的质量分布，以适应不同的动力学需求。
• 旋转轴：采用精密轴承以减少摩擦，保证摆动的平顺性。

2. CAD软件分析

使用SolidWorks作为CAD软件，具体分析步骤如下：

• 建模：根据上述设计方案，首先建立固定支架、摆动臂和锤头的三维模型。确保各个部件之间的配合尺寸和公差符合实际加工要求。
• 装配：将所有部件按照设计意图装配在一起，特别是旋转轴与摆动臂之间的连接，需要确保摆动自由度的同时，也要避免不必要的松动。
• 运动仿真：利用SolidWorks Motion模块，对摆锤系统进行动力学仿真分析。设置初始条件，比如锤头的重量、摆动臂的长度、以及施加给旋转轴的初始扭矩等。
• 分析结果：通过仿真可以得到摆锤的最大摆幅、摆动周期、速度和加速度等参数，这些数据对于评估整个系统的性能至关重要。
• 优化设计：根据仿真结果，可能需要对设计进行微调，比如改变锤头的位置或重量，调整摆动臂的长度来优化系统的运动特性。

3. 结论

通过上述设计与仿真分析，不仅可以验证摆锤系统能否满足预期的工作要求，而且通过对运动特性的深入理解，可以进一步优化设计，提高系统的效率和可靠性。这种分析方法对于涉及复杂动力学特性的机械系统尤其重要。