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Pro ENGINEER专业模块培训 运动仿真 Version1 1 一 关于运动仿真 MechanismDesigneXtension 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 MECHANICAMotion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 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 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 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 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