ProE_运动仿真PPT课件

1、Pro/ENGINEER 专业模块培训,运动仿真,Version 1.1,一、关于运动仿真,Mechanism Design eXtension（MDX，机构设计扩展，俗称运动仿真）是Pro/ENGINEER包含的运动分析模块，能够对设计进行模拟仿真的校验，例如运动仿真显示、运动干涉检测、运动轨迹、速度、加速度等等。MDX所创建的运动机构，即可以导入Pro/MECHANICA Motion中进行进一步分析，也可以引入动画（Animation）模块中以创建更完善的仿真动画。,演示,二、工作流程及指令架构,1. 工作流程,二、工作流程及指令架构,2. 指令架构,三、建立运动模型,1. 运动连接,连

2、接能够限制主体的自由度，仅保留所需的自由度，以产生机构所需的运动类型。 连接在“装配”环境中建立，点击元件放置对话框中的“连接”选项即可进入连接设置状态，Pro/E提供了10种连接模式。 连接的建立过程需要配合“约束”去限制主体的某些自由度，如上图所示。而常规的装配则限制了元组件所有的自由度。,三、建立运动模型,1. 运动连接, 刚性 6个自由度被完全限制。 销钉 仅有一个旋转自由度，使用“轴对齐”和“平移”两个约束来限制其他5个自由度 。 滑动杆 仅有一个沿轴向的平移自由度，使用“轴对齐”和“旋转”两个约束限制其他5个自由度。,三、建立运动模型,1. 运动连接, 柱面 具有一个旋转自由度和一

3、个沿轴向的平移自由度，使用“轴对齐”的约束限制其他4个自由度。 平面 具有两个平移自由度和一个旋转自由度，使用“平面”约束限制其他3个自由度。,三、建立运动模型,1. 运动连接, 球 具有3个旋转自由度，使用“点对齐”约束来限制3个平移自由度。 焊接 6个自由度被完全限制，使用“坐标系（重合）”约束所有自由度。, 轴承 具有3个旋转自由度和一个平移自由度，相当于“球”连接的基础上再加一个平移自由度，使用“点与轴线对齐”来限制其他两个自由度。,三、建立运动模型,1. 运动连接,三、建立运动模型,2. 质量属性,运动模型的质量属性包括密度、体积、质量、重心和惯性矩。对于不需要考虑“力”的情况，例如

4、纯粹的机械运动，可以不设置质量属性。 通过点击下拉式菜单“Mechanism” 质量属性，对质量属性进行设置，或直接按下快捷按钮 。 “定义属性”有三个选项：“缺省”、“密度”和“质量属性”。一般只需要对“密度”进行设置即可；如果不指定相关设置，系统则会指派“缺省”的设置。 “主体”是内部没有自由度的运动单元，可以是零件也可以是组件。,三、建立运动模型,3. 连接轴设置,对运动组件的连接完成以后，可以通过“连接轴设置”功能对连接进行一系列的设定。 Mechanism环境中，使用下拉式菜单“Mechanism” 连接轴设置，可以打开连接轴设置对话框。,三、建立运动模型,4. 拖动及快照,拖动功能

5、可以在允许的运动范围内移动元组件，快照功能可以保存当前运动机构的位置状态。 直接点击按钮 （拖动）或下拉式菜单“Mechanism” “拖动” 进行操作。,三、建立运动模型,5. 伺服电机,伺服电动机能够为机构提供驱动。通过伺服电动机可以实现旋转及平移运动，并且能以函数的方式定义运动轮廓。 直接点击按钮或点击下拉式菜单“Mechanism”伺服电动机新建，进行伺服电机的创建。,三、建立运动模型,6. 实例演练,牛头刨床主运动机构,插齿机主运动机构,附件1，2,四、运动副,1. 凸轮,直接点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 凸轮，可从弹出的对话框中对凸轮机构进行新建、编辑、删除的操作，

6、大部分Mechainsm所创建的对象都使用此种方式予以管理）。,四、运动副,1. 凸轮,凸轮运动副通过两个元件进行定义，可以使用指定曲面或曲线的方式来定义凸轮及凸轮的工作区域。如果勾选“自动选择”，那么在选取一个曲面后，系统会自动选取包含此曲面在内的所有相切曲面。 “属性”选项卡能够控制凸轮之间是否分离和摩擦系数，如 果勾选了“启用分离”，那么两个凸轮将会在运动过程中分开。,四、运动副,1. 凸轮,实例演练：槽轮机构,附件3,四、运动副,2. 槽,槽从动机构能够实现两个主体之间的点-曲线约束。可以通过点击按钮 或下拉式菜单“Mechainsm” 齿轮 新建，建立槽运动副。 槽机构的定义需要指出

7、“从动机构点”和“槽曲线”，可以使用“槽端点”选项指定从动机构点的运动范围。,属性选项卡能够为槽从动机构设置恢复系数。,四、运动副,2. 槽,实例演练：自动改锥,附件,四、运动副,3. 齿轮,使用齿轮运动副可以控制两个连接轴之间的速度关系。点击按钮 或下拉式菜单“Mechainsm” 齿轮 新建，建立齿轮运动副。 齿轮运动副通过两个元件进行定义，彼此间无需相互接触。,四、运动副,3. 齿轮,齿轮类型分为标准（两个齿轮）、齿条与齿轮。 对于标准类，需对每一个齿轮选取连接轴，并指出相对于接头的两个主体中，哪一个是齿轮，哪一个是机架。传动比一般都采用齿数比的方式予以确定。 对于齿条类，齿条的定义通常

8、需要指出“滑动杆”连接轴，传动比定义一般使用 mm/rev，即齿轮旋转一周，齿条前进的距离。,四、运动副,3. 齿轮,实例演练,附件 5,四、运动环境,1. 重力,通过重力选项，可以对重力加速度的数值及方向进行设置。指令为直接点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 重力。 缺省情况下，重力并未被启用，分析过程中欲使组件模拟真实的重力环境，需要在分析定义对话框的外部载荷选项卡中勾选“启用重力”选项。,四、运动环境,2. 执行电动机,使用执行电动机可以为运动机构施加载荷。直接点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 执行电动机 新建，进行定义。和伺服电动机类似，执行电动机也需要连接轴以施

9、加作用，模分为8种类型。,四、运动环境,3. 弹簧,通过弹簧可以在运动机构中产生线性弹力。直接点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 弹簧 新建，进行定义。 弹簧的参照类型有“连接轴”及“点至点”两种，通常选取连接轴，对于之间没有连接的两个主体，可以采用点至点的参照类型。弹力大小的公式“力 = K*（x - U）”当中，K为弹簧刚度系数，U为弹簧未拉伸时的长度。,四、运动环境,4. 阻尼,与弹簧不同，阻尼为耗散力，它可以作用于连接轴、两主体之间、槽运动副。 直接点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 阻尼 新建，进行定义，其中C为阻尼系数。,四、运动环境,5. 力/扭矩,可以通过力

10、/扭矩来模拟机构运动的外部环境。 直接点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 力/扭矩 新建，进行定义。 其类型分为“点力”与“主体扭矩”，即力与扭矩。和其他矢量相同，定义需要指出“模”和“方向”。,四、运动环境,6. 初始条件,初始条件包括初始位置和初始速度两个方面。点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 初始条件 新建，进行定义。 初始位置的确定需要借助快照功能，从事先创建好的快照得到主体的位置。由于速度为矢量，所以在指出模的同时还要指出其方向，,五、运动分析,完成运动模型及运动环境的设置后，需要对机构进行分析。点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 分析，进行分析定义。

11、,五、运动分析,1. 运动学、重复的组件,在不考虑力、质量、惯性的情况下，仅对机构进行运动分析时，可以使用“运动学、重复组件”的类型。 由于仅考虑机构的运动，所以这两种类型不需要指定质量属性、弹簧、阻尼器、重力、力/力矩以及执行电动机等。外部负荷选项卡为灰显状态。,五、运动分析,2. 动态,在考虑力、质量、惯性等外力作用的情况下，对机构进行分析可以使用“动态”的类型。 选取该类型后，定义对话框下方的初始配置选项变为了“初始条件”，可以直接选取已设置好的初始条件。 需要注意的是，动态类型中，不能为伺服电机指定起止时间，而只能从开始到结束。,实例演练：附件6、7,五、运动分析,3. 静态,静态类型

12、主要用于研究机构中主体平衡时的受力情况。由于静态分析中不考虑速度及惯性，所以能比动态更快的找到平衡状态，定义对话框中也因此无需对起止时间进行设置。 其中“最大步距因子”能够改变静态分析中的缺省步长，它是一个处于0到1的常数。在分析具有较大加速度的机构时，推荐减小此值。,实例演练：附件8,五、运动分析,4. 力平衡,力平衡用于分析机构处于某一形态时，为保证其静平衡所需施加的外力。 由于进行平衡分析需要使机构保持零自由度，所以需要借助连接锁定、在两个主体间锁定，使机构在添加测力计锁定后自由度减为零。,实例演练：附件9,六、获取结果,1. 回放,使用回放功能主要可以实现运动干涉检测、创建运动包络和动

13、态影像捕捉。指令为点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 回放。,六、获取结果,2. 测量,通过测量功能，可以了解到机构运动过程中精确的参数。点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 测量，进行定义。,六、获取结果,3. 轨迹曲线,使用轨迹曲线功能，可以直观的了解到运动主体的点、边或曲线相对于零件的运动。点击下拉式菜单“Mechanism” 轨迹曲线，进行定义。“纸零件”就是作为轨迹曲线所参照的零件。创建后的轨迹曲线将位于纸零件的特征当中。,七、综合演练,行星齿轮机构运动,挖掘机摇臂受力分析,附件10、11、12,物理模型求解,三、建立运动模型,6. 实例演练,牛头刨床主运动机构,插

14、齿机主运动机构,附件1，2,四、运动副,3. 齿轮,实例演练,附件 5,四、运动环境,3. 弹簧,通过弹簧可以在运动机构中产生线性弹力。直接点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 弹簧 新建，进行定义。 弹簧的参照类型有“连接轴”及“点至点”两种，通常选取连接轴，对于之间没有连接的两个主体，可以采用点至点的参照类型。弹力大小的公式“力 = K*（x - U）”当中，K为弹簧刚度系数，U为弹簧未拉伸时的长度。,四、运动环境,5. 力/扭矩,可以通过力/扭矩来模拟机构运动的外部环境。 直接点击按钮 或下拉式菜单“Mechanism” 力/扭矩 新建，进行定义。 其类型分为“点力”与“主体扭矩”，即力与扭矩。和其他矢量相同，定义需要指出“模”和“方向”。,五、运动分析,4. 力平衡,力