资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共46页)
编号：9104532
类型：共享资源
大小：1.02MB
格式：RAR
上传时间：2018-03-01
上传人：专业****设计
认证信息
个人认证
葛**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
25
积分
- 关 键 词：
-
设计
- 资源描述：
-
基于PRO-E的牛头刨床运动仿真分析,设计
- 内容简介：
-
无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书I无锡职业技术学院系别（分院、部）机械技术学院班级机制11232姓名刘希学号1020123217课题名称基于PROE的牛头刨床运动仿真分析毕业设计开题报告1份共1页毕业设计任务书1份答辩表1份毕业设计说明书（论文）1份共36页其它材料份共页2015年4月10日无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书II无锡职业技术学院毕业设计（论文）题目基于PROE的刨床运动仿真分析英文并列题目ANALYSISOFPLANERMOTIONSIMULATIONBASEDONPROE院系机械技术学院班级机制11232学生姓名刘希学号1020123217所在团队指导老师（1）金旭星职称讲师指导老师（2）职称答辩委员会主任主答辩人无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书III毕业设计（论文）开题报告学生姓名刘希学号1020123217班级机制11232所属院系专业机械技术学院指导教师金旭星职称讲师所在部门机械技术学院毕业设计（论文）题目基于PROE的刨床运动仿真分析题目类型工程设计（项目）论文类作品设计类其他一、选题简介、意义刨床是用刨刀对工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的机床。刨床是使刀具和工件之间产生相对的直线往复运动来达到刨削工件表面的目的。往复运动是刨床上的主运动。机床除了有主运动以外，还有辅助运动，也叫进刀运动，刨床的进刀运动是工作台（或刨刀）的间歇移动。在刨床上可以刨削水平面、垂直面、斜面、曲面、台阶面、燕尾形工件、T形槽、V形槽，也可以刨削孔、齿轮和齿条等。如果对刨床进行适当的改装，那么，刨床的适应范围还可以扩大。用刨床刨削窄长表面时具有较高的效率，它适用于中小批量生产和维修车间。刨床是用刨刀对工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的直线运动机床。使用刨床加工，刀具较简单，但生产率较低（加工长而窄的平面除外），因而主要用于单件，小批量生产及机修车间，在大批量生产中往往被铣床所代替。因此，利用计算机三维设计工具合理地解决这些问题无疑具有一定的现实意义。PRO/ENGINEER简称PRO/E是美国参数技术公司PTC推出基于参数化新一代CAD/CAE/CAM软件，无论从零件设计中的整体结构设计，还是工程图三视图的生成，3D装配图的形成方式和运动仿真模拟功能，PRO/E软件都有操作容易、使用方便、修改方便的特点。二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）本文主要针对PROE对曲柄滑块机构优化设计及运动仿真和运动学的分析进行无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书IV了相关介绍。PROE的运动仿真与动态分析功能集成在“机构”模块中，包括几何仿真和实体仿真两个方面的分析功能。使用几何仿真分析功能来创建某种机构，定义特定运动副，创建能使其运动起来的伺服电动机，来实现机构的运动模拟。并可以观察并记录分析运动轨迹，采集运动动画文件，可以测量诸如位置、速度、加速度等运动特征，可以通过图形直观的显示这些测量指标。也可创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。因此，如果只是单纯的研究机构的运动，而不涉及质量，重力等参数，只需使用几何仿真分析，可在不考虑作用于系统上的力的情况下分析机构运动，并测量主体位置、速度和加速度。实体仿真分析可根据电动机所施加的力及其位置、速度或加速度来定义电动机。除重复组件和运动分析外，还可运行动态、静态和力平衡分析。也可创建测量，以监测连接上的力以及点、顶点或连接轴的速度或加速度。可确定在分析期间是否出现碰撞，并可使用脉冲测量定量由于碰撞而引起的动量变化。由于动态分析必须计算作用于机构的力，所以它需要用到主体质量属性，但两者进行分析时流程基本上是一致的。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书V三、设计（论文）体系、结构（大纲）一论文的背景与研究意义二刨床的发展趋势三主传动机构刨床的介绍工作原理刨床类型四牛头刨床的简介五内外滑块性能要求六曲柄滑块的运动分析七曲柄滑块机构在PROE中的运动仿真八曲柄滑块机构的位移，速度，加速度运动特征指导教师意见签字年月日院（系）审批意见签章年月日无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书VI毕业设计（论文）任务书2014年4月1日毕业设计（论文）题目基于PRO/E的刨床运动仿真分析题目来源指导教师金旭星职称指导老师所在部门机械技术学院学生姓名刘希学号1020123217班级机制11232机械制造与自动化机械学院外语翻译要求课题需要完成的任务简单介绍刨床的工作原理及各种刨床的结构，完成对刨床知识、PROE软件的学习，分析刨床运动学，利用PROE软件做出刨床的造型与运动仿真，导出主体位置、速度和加速度的运动特征。最后撰写毕业设计论文，并提交答辩。序号内容时间安排1明确毕业设计任务，收集资料。201492014102基础知识准备，参考资料学习。2014102014113刨床知识、PRO/E软件的学习与整理2014112014124刨床运动学的理论分析201412201525刨床的PRO/E造型与运动仿真20152201536撰写毕业设计论文20153201547整理修正、答辩预备20154课题计划安排计划答辩时间2015年4月20日答辩提交资料无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书VII教研室主任审核意见签名无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书VIII基于PRO/E的牛头刨床运动机构建模及其运动仿真分析摘要牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。滑枕带着刨刀，作直线住复运动的刨床，因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。由于采用单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。机床的主参数是最大刨削长度。牛头刨床主要有普通牛头刨床、仿形牛头刨床和移动式牛头刨床等。普通牛头刨床由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动，刀架可在垂直面内回转一个角度，并可手动进给，工作台带着工件作间歇的横向或垂直进给运动，常用于加工平面、沟槽和燕尾面等。仿形牛头刨床是在普通牛头刨床上增加一仿形机构，用于加工成形表面，如透平叶片。移动式牛头刨床的滑枕与滑座还能在床身或立柱上移动，适用于刨削特大型工件的局部平面。运用PRO/E软件对牛头刨床运动机构进行三维实体建模及装配,运用PRO/E的MECHANISM模块对牛头刨床运动机构进行运动仿真分析,得出牛头刨床刨头的位移、速度、加速度随时间的变化曲线。利用该方法可以使得设计人员快速、直观的对牛头刨床运动机构进行优化设计。关键词；刨床；滑块；运动仿真ANALYSISOFSHAPERMOTIONMECHANISMMODELINGANDMOTIONSIMULATIONBASEDONPRO/EABSTRACTMAINLYUSEDFORTHEFORMINGOFSHAPERPLANINGPLANE,SMALLANDMEDIUMONTHEWORKPIECESURFACEANDTHEGROOVESOFTHESINGLEANDSMALLBATCHPRODUCTIONRAMWITHAPLANER,PLANERFORSTRAIGHTLINERECIPROCATINGMOVEMENT,SONAMEDBECAUSEOFTHESHAPEOFTHEFRONTTURRETRAMTHEMAINMOVEMENTOFSMALLTYPESHAPERAREMOSTLYDRIVENBYCRANKANDROCKERMECHANISM,THEMOVINGSPEEDOFTHESLIDINGPILLOWISNOTUNIFORMLARGESHAPERWITHHYDRAULICDRIVE,THERAMISBASICALLYUNIFORMMOTIONRAMTHERETURNSTROKESPEEDGREATERTHANTHESPEEDOFWORKINGSTROKEDUETOTHEADOPTIONOFASINGLEBLADECUTTERFORPROCESSING,ANDTHERAMRETURNWITHOUTCUTTING,SHAPINGTHELOWPRODUCTIVITYTHEMAINPARAMETERSOFTHEMACHINEISTHEMAXIMUMCUTTINGLENGTHSHAPERMAINLYGENERALSHAPER,COPYSHAPERANDSHAPERANDMOBILEORDINARYSHAPERBYRAMWITHPLANERHORIZONTALSTRAIGHTLINERECIPROCATINGMOVEMENT,THECARRIAGECANBEAPOINTOFROTATIONINAVERTICALPLANE,ANDCANBEMANUALFEED,WORKINGWITHTHEWORKPIECEFORINTERMITTENTHORIZONTALORVERTICALFEEDMOVEMENT,COMMONLYUSEDINMACHININGPLANE,GROOVEANDTHEDOVETAILSURFACEETCCOPYSHAPERISAPROFILINGMECHANISMINCOMMONONTHESHAPER,SURFACEFORFORMING,SUCHASTURBINEBLADESMOBILETYPESHAPERRAMANDASLIDINGSEATCANMOVEINBEDORCOLUMN,APPLICABLELOCALPLANEINPLANINGLARGEWORKPIECETHEUSEOFPRO/ESOFTWAREFOR3DSOLIDMODELINGANDASSEMBLINGOFTHESHAPERMECHANISM,USINGMECHANISMMODULEOFPRO/EFORSIMULATIONANDANALYSISOFTHESHAPERMECHANISM,DISPLACEMENT,VELOCITY,ACCELERATIONOFTHEPLANERPLOUGHWITHTHECHANGECURVEBETWEENUSINGTHISMETHODCANMAKETHEDESIGNERSQUICKLY,DIRECTLYANDTOOPTIMIZETHEDESIGNOFTHESHAPERMECHANISMKEYWORDSPLANERSLIDEMOTIONSIMULATION无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书IX目录第一章前言911论文的背景与研究意义1012国内外数控刨床的发展趋势与现状10第二章主传动机构运动学分析1221刨床的介绍12211刨床的工作原理12212刨床的机构类型1322牛头刨床的传动机构运动学分析17221运动学分析原理18222曲柄滑块机构的运动分析19第三章机构在PROE中的运动仿真功能2231运动仿真模块工具栏2432机构的运动仿真28321建立机构模型28322进入机构运动仿真环境28323创建伺服电机29324运动分析30325结果分析3133PROE运动学分析流程4034曲柄滑块机构在PROE中的动力学分析40第四章总结和展望4041总结4042展望41参考文献42致谢43附件144附件246无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第1页共36页第一章前言1论文的背景与意义研究随着经济全球化的发展，产品的市场竞争日趋激烈，客户对产品多样化和个性化的要求愈加迫切。市场竞争的核心是产品创新，产品创新主要体现在对客户的响应速度和响应品质上。要想在市场竞争中获胜，缩短产品开发周期、快速响应市场，降低产品的生命周期成本，提高产品质量成为企业追求的目标。为了达到这样的目标,国内外采用最多的就是PRO/E技术。PRO/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。一般牛头刨床工作原理是当曲柄匀速转动时，摇杆左右摆动，使牛头刨床的刨刀沿着固定的轨迹运动，通过曲柄转动驱动刨头作往复移动。牛头刨床机构具有急回的特性，即牛头刨床工作时刨刀慢慢向前移动，完成一次工作后刨刀急速返回原来的位置。如何实现刨头在切削行程中速度平稳,，难以凭经验确定。而且机构的几何参数对切削行程刨头速度的平稳性的影响，也难以直接判断。为了确定牛头刨床的设计是否满足要求，就必须对其进行基于PRO/E的分析2课题的理论意义及实际价值牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。在工业生产中有广泛的应用，而对牛头刨床的设计、传动方法是设计样机制造试验，不但设计周期长、成本高。PRO/E技术可缩短设计周期、降低设计成本、在机构运行前预先评估设计的作用和功效，快速并且直观的进行优化设计。利用PRO/E技术可以快速准确地对牛头刨床操纵稳定性能进行仿真，从而对其性能做出预测和评估，为设计和改型提供依据和参考，减少开发费用，缩短设计周期，提高产品竞争力，具有重要的现实及工程意义。选取该课题主要是为了研究牛头刨床的动态分析，利用PRO/E技术建立牛头刨床的虚拟样机模型，能够实现对整个系统的运动分析、动力分析、载荷及应力分析等。可以动态观察其运行情况，揭示机构的运动规律和受力状态，为设计分析提供一种全新的方法，可预测其整体性能，进而改进设计。本文主要针对PROE对曲柄滑块机构优化设计及运动仿真和运动学的分析进行了相无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第2页共36页关介绍。刨床的运动仿真分析对优化设计和生产具有非常重要的意义。提高我国机床的产品质量和国际竞争力推动我国的民族工业生产。3国内外刨床的发展趋势与现状牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。滑枕带着刨刀，作直线住复运动的刨床，因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构见曲柄滑块机构传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。由于采用单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。机床的主参数是最大刨削长度。牛头刨床主要有普通牛头刨床、仿形牛头刨床和移动式牛头刨床等。普通牛头刨床见图由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动，刀架可在垂直面内回转一个角度，并可手动进给，工作台带着工件作间歇的横向或垂直进给运动，常用于加工平面、沟槽和燕尾面等。仿形牛头刨床是在普通牛头刨床上增加一仿形机构，用于加工成形表面，如透平叶片。移动式牛头刨床的滑枕与滑座还能在床身卧式或立柱立式上移动，适用于刨削特大型工件的局部平面。牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。它的主要五大特点有1、牛头刨床的工作台能左右回转角度，工作台具有横向和升降的快速移动机构；用以刨削倾斜的平面，从而扩大了使用范围。2、刨床的进给系统采用凸轮机构，有10级进给量。改变走刀量，也非常方便。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第3页共36页3、牛头刨床在走刀系统内装有过载安全机构，当由于操作不慎或者受到外力影响与切削超载时，走刀自行打滑，无损机件保证机床的正常运行。4、滑枕和床身导轨间以及具有速度的齿轮付和主要的滑动导轨面，均有油泵打出的润滑油进行循润滑。5、牛头刨床装有离合器及制动停车机构，所以在变换速度，启动机床及停车时，可不必切断电源，制动停车机构能使滑枕当离合器脱开时之惯性冲程量不大于10毫米。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第4页共36页第二章主传动机构运动学分析21刨床的介绍刨床是用刨刀对工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的直线运动机床。使用刨床加工，刀具较简单，但生产率较低（加工长而窄的平面除外），因而主要用于单件，小批量生产及机修车间，在大批量生产中往往被铣床所代替。图21211刨床的工作原理滑枕带着刨刀，作直线住复运动的刨床，因滑枕前端的刀架形似牛头故又名牛头刨床。刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。中小型牛头刨床的主运动，大多采用曲柄摇杆机构见曲柄滑块机构传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。由于采用单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。机床的主参数是最大刨削长度。刨床由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动，刀架可在垂直面内回转一个角度，并可手动进给，工作台带着工件作间歇的横向或垂直进给运动，常用于加工平面、沟槽和燕尾面等。仿形牛头刨床是在普通牛头刨床上增加一仿形机构，用于加工成形表面，如透平叶片。移动式牛头刨床的滑枕与滑座还能在床身卧式或立柱立式上移动，适用于刨削特大型工件的局部平面。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第5页共36页212刨床的机构类型图1牛头刨床的传动系统B6065牛头刨床的传动系统如图1所示，其典型机构及其调整概述如下。（1）变速机构如图1的变速机构由1、2两组滑动齿轮组成，轴有326种转速，使滑枕变速。（2）（2）摆杆机构摆杆机构中齿轮3带动齿轮4转动，滑块5在摆杆6的槽内滑动并带动摆杆6绕下支点7转动，于是带动滑枕8作往复直线运动。（3）行程位置调整机构松开手柄11，转动轴12，通过13、14锥齿轮转动丝杠9，由于固定在摆杆6上的丝杠螺母10不动，丝杠9带动滑枕8改变起始位置。（4）滑枕行程长度调整机构滑枕行程长度调整机构见图2。调整时，转动轴1，通过锥齿轮5、6，带动小丝杠2转动使偏心滑块7移动，曲柄销3带动偏心滑块7改变偏心位置，从而改变滑枕的行程长度。1轴（带方榫）2小丝杠3曲柄销4曲柄齿轮5、6锥齿轮7偏心滑块无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第6页共36页图3（5）滑枕往复直线运动速度的变化滑枕往复运动速度在各点上都不一样，见图3。其工作行程转角为，空行程为，因此回程时间较工作行程短，即慢进快回。（6）横向进给机构及进给量的调整横向进给机构及进给量的调整如图4所示。齿轮2与图1中的齿轮4是一体的，齿轮2带动齿轮1转动，连杆3摆动棘爪4，拨动棘轮5使丝杆6转一个角度，实现横向进给。反向时，由于棘爪后面是斜的，爪内弹簧被压缩，棘爪从棘轮顶滑过，因此工作台横向自动进给是间歇的。图41、2齿轮3连杆4棘爪5棘轮6丝杆7棘轮护盖工作台横向进给量的大小取决于滑枕每往复一次时棘爪所能拨动的棘轮齿数。因此调整横向进给量，实际是调整棘轮护盖7的位置。横向进给量的调整范围为033MM33MM。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第7页共36页22牛头刨床的传动机构运动学分析图2图321OLAOL2BOL14BCL5图二1曲柄导杆机构（1234）运动分析（参考解图3）由解图32中封闭向量多边形得AO21ALL21将上式各相量投影到X、Y轴上得AALLCOSCOS22AALLSINSIN122由、式可得2214COSSINTANLL无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第8页共36页4122SINLLA、式对时间求一阶导得4422SINCOSSINLVLAA44422COSSINCOSLVLAA联立、式化简得LAS4224SIN422LVA、式对时间求二阶导得42444422COSSINSIN2COSCOSLLVALAAAA42444422SINCOSCOSSINSINLLL联立、式化简得LLVAASIN242244COS42224LLAAA2导杆滑块机构（1456）运动分析（参考解图3）由解图32中封闭向量多边形得DCBO1CELLLL54将上式各相量投影到X、Y轴上得LLLC5544COSCOSLLLE5544SINSIN无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第9页共36页由、式可得LLLE5445SINSINLLLCEC2145142、对时间求一阶导得VLLC5544SINSIN0COSCOS5544LL联立、式化简得544COSINLVC55445COSLL、对时间求二阶导得ALLLLC5525544244COSSINCOSSIN0SINCOSSINCOS5525544244LLLL联立、式化简得5525442544COSSINLLLAC55552442445COSSININCOSLLLL3运动分析结果将以上已知尺寸和参数作为固定参量放在EXCEL表的第2行，第3行A、B、C列分别键入，从第4CCAAASLVL、554442V行开始计算数据A4格0；A5格A45，之后利用EXCEL的本列自动递加复制功无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第10页共36页能，在A列个格中构造间隔为的值。依次按公式进行编辑536024在B4格编入DEGREESATAND2SINRADIANSA4B2/D2COSRADIANSA4LA在C4格编入D2SINRADIANSA4B2/SINRADIANSB44在D4格编入L2D2COSRADIANSA4B4/C4VA在E4格编入L2D2SINRADIANSA4B44在F4格编入2D4E4L22D2SINRADIANSA4B4/C45在G4格编入DEGREESASINJ2F2SINRADIANSB4/H2LC在H4格编入F2COSRADIANSB4H2COSRADIANSG4SC在I4格编入D2F2/B2SQRTH22J2F2/B2SQRTB22D222H4H4VC在J4格编入D4F2SINRADIANSB4G4/H2COSRADIANSG4在K4格编入D4F2COSRADIANSB4/H2COSRADIANSG4AC在L4格编入F4F2SINRADIANSB4G4D42H2COSRADIANSB4G4K42H2/COSRADIANSG4上面表达式中F2、H2等表示不随行号变化的常数。4运动分析结果无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第11页共36页牛头刨床主运动机构的运动分析结果见附表二。机构的压力角大小等于的值。，由附表可以得出，有很好的传力性能；该方案中，5254MAX若极位压力角，中位压力角；若，极位压力角，中位,LELE压力角，所以应选择，才可以满足有较小的压力角，从LLBOE12/COS1而提高机构的传力性能。221运动学分析原理牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1所示。电动机经皮带和齿轮传动（图中未画出），带传动曲柄2和固结在其上的凸轮8刨床工作时，曲柄2主动，经经导杆123456传动，将曲柄2的旋转运动变换为刨头（刨刀）6的往复直线运动，实现切削运动。刨头右行时，刨刀切削工件7，称为工作行程，该行程在前、后各有一段005H的空刀距离，工作行程要求刨刀运动速度慢且在切削工件时近似为匀速，以提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削工件，称为空回程，该行程要求刨刀运动速度快，以提高生产率。刨刀每削完一次，利用回程的时间，经凸轮机构189、铰链四杆机构191011和棘轮11112带动螺旋机构（图中未画出）运动，使工作台连同工件在垂直纸面方向作一次简写进给运动，以便继续切削。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第12页共36页222曲柄滑块机构的运动分析已知牛头刨床的导杆机构的曲柄每分钟转速N2，各构件尺寸及重心位置，且报头导路XX位于导杆端点B所作圆弧的平分线上。数据如下表所示该牛头刨床导杆机构为六杆机构，拆分成两个四杆机构1）摆动导杆机构；2）曲柄滑块机构。求导杆4的角位移，角速度，角加速度，分析摆动导杆机构。如图所示建立坐标。三个向量构成封闭图形，所以可得ABCXABDZ2Z1Z3Y按复数形式可以写成上式可以简化为,900SINCOSINCOSINCO333DBA设计内容导杆机构运动分析单位R/MINMM符号N1LO2O4LO2ALO4BLBELO4S4数据7040095800无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第13页共36页，求解得）式对时间求二阶导数将（得）对时间求一阶导数，将（联立解得）（）（相等得）式中实部、虚部分别根据（）（。28SIN7CO26SIN5COI4,340SINI3CO220SINCOSINSI2433ABVADBRTGDBADA92SINCO14224AVA。即为导杆的角加速度，即导杆的角速度，4因为曲柄可看作匀角速转动，则0。2无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第14页共36页第四章机构在PROE中的运动仿真功能在建立机械设计模型后设计者往往需要通过虚拟的手段，在利用软件模拟所设计的机构，来达到在虚拟的环境中模拟现实机构运动的目的，这就是机构运动仿真的涵义。对于提高设计效率降低成本有很大的作用PRO/E中“机构”模块是专门用来进行运动仿真和动态分析的模块。PROE的运动仿真与动态分析功能集成在“机构”模块中，包括几何仿真和实体仿真两个方面的分析功能。使用几何仿真分析功能相当于进行无阻尼运动仿真。使用几何仿真分析功能来创建某种机构，定义特定运动副，创建能使其运动起来的伺服电动机，来实现机构的运动模拟。并可以观察并记录分析运动轨迹，采集运动动画文件，可以测量诸如位置、速度、加速度等运动特征，可以通过图形直观的显示这些测量指标。也可创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。实体仿真分析功能相当于有阻尼仿真。可在机构上定义重力，力和力矩，弹簧，阻尼等特征。可以设置构件的材料，密度等特征，使其更加接近现实中的结构，到达真实的模拟现实的目的。因此，如果只是单纯的研究机构的运动，而不涉及质量，重力等参数，只需使用几何仿真分析，可在不考虑作用于系统上的力的情况下分析机构运动，并测量主体位置、速度和加速度。如果还需要更进一步分析机构受重力，外界输入的力和力矩，阻尼等的影响，则必须使用实体仿真来进行静态分析，动态分析等。实体仿真分析可根据电动机所施加的力及其位置、速度或加速度来定义电动机。除重复组件和运动分析外，还可运行动态、静态和力平衡分析。也可创建测量，以监测连接上的力以及点、顶点或连接轴的速度或加速度。可确定在分析期间是否出现碰撞，并可使用脉冲测量定量由于碰撞而引起的动量变化。由于动态分析必须计算作用于机构的力，所以它需要用到主体质量属性，但两者进行分析时流程基本上是一致的，如表41。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第15页共36页表41运动仿真分析流程表类型几何仿真流程实体仿真流程创建模型定义主体生成连接定义连接轴置生成特殊连接定义主体指定质量属性生成连接定义连接轴设置生成特殊连接添加建模图元应用伺服电动机应用伺服电动机应用弹簧应用阻尼器应用执行电动机定义力/力矩负荷定义重力创建分析模型运行运动学分析运行重复组件分析运行运动学分析运行动态分析运行静态分析运行力平衡分析运行重复组件分析获得结果回放结果检查干涉查看测量创建轨迹曲线创建运动包络回放结果检查干涉查看定义的测量和动态测量创建轨迹曲线和运动包络创建要转移到MECHANICA结构的负荷集无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第16页共36页41运动仿真模块工具栏在装配环境下定义机构的连接方式后，单击菜单栏菜单【应用程序】【机构】命令，如图41所示。系统进入机构模块环境，呈现图42所示的机构模块主界面模型树增加了如图43所示“机构”一项内容，窗口右边出现如图44所示的工具栏图标。工具栏每一个图标与下拉菜单的每一个选项相对应。用户既可以直接点击快捷工具栏图标进行相关操作。也可以通过菜单选择进行操作。图41由装配环境进入机构环境图无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第17页共36页图42机构模块下的主界面图图43模型树菜单图44工具栏图标图44所示的部分工具栏图标功能作解释如下连接轴设置打开“连接轴设置”对话框，使用此对话框可定义零参照、再生值以及连接轴的限制设置。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第18页共36页凸轮打开“凸轮从动机构连接”对话框，使用此对话框可创建新的凸轮从动机构，也可编辑或删除现有的凸轮从动机构。槽打开“槽从动机构连接”对话框，使用此对话框可创建新的槽从动机构，也可编辑或删除现有的槽从动机构。齿轮打开“齿轮副”对话框，使用此对话框可创建新的齿轮副，也可编辑、移除复制现有的齿轮副。伺服电动机打开“伺服电动机”对话框，使用此对话框可定义伺服电动机，也可编辑、移除或复制现有的伺服电动机。执行电动机打开“执行电动机”对话框，使用此对话框可定义执行电动机，也可编辑、移除或复制现有的执行电动机。弹簧打开“弹簧”对话框，使用此对话框可定义弹簧，也可编辑、移除或复制现有的弹簧。阻尼器打开“阻尼器”对话框，使用此对话框可定义阻尼器，也可编辑、移除或复制现有的阻尼器。力/扭矩打开“力/扭矩”对话框，使用此对话框可定义力或扭矩。也可编辑、移除或复制现有的力/扭矩负荷。重力打开“重力”对话框，可在其中定义重力。初始条件打开“初始条件”对话框，使用此对话框可指定初始位置快照，并可为点、连接轴、主体或槽定义速度初始条件。质量属性打开“质量属性”对话框，使用此对话框可指定零件的质量属性，也可指定组件的密度。拖动打开“拖动”对话框，使用此对话框可将机构拖动至所需的配置并拍取快照。连接打开“连接组件”对话框，使用此对话框可根据需要锁定或解锁任意主体或连接，并运行组件分析。分析打开“分析”对话框，使用此对话框可添加、编辑、移除、复制或运行分析。回放打开“回放”对话框，使用此对话框可回放分析运行的结果。也可将结果保存到一个文件中、恢复先前保存的结果或输出结果。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第19页共36页测量打开“测量结果”对话框，使用此对话框可创建测量，并可选取要显示的测量和结果集。也可以对结果出图或将其保存到一个表中。轨迹曲线打开“轨迹曲线”对话框，使用此对话框生成轨迹曲线或凸轮合成曲线。42机构的运动仿真本次设计用PRO/E40三维造型软件进行建模，各零件建好后，进行装配，进而实现模拟仿真运动分析。421建立机构模型进入组件设计模式，依次调入各个三维零件，设置连接性质。经装配后，得到曲柄滑块机构的装配体模型，如图44。图44机构装配体无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第20页共36页422进入机构运动仿真环境单击菜单栏中的【应用程序】【机构】命令，进入机构运动仿真环境。如图44。单击菜单栏中的【编辑】【连接】命令，弹出【连接组件】对话框。单击该对话框的【运行】，检查装配的连接情况。若连接成功，系统弹出【确认】对话框。单击该对话框中的【是】按钮，确认检查情况423创建伺服电机单击【机构】工具栏【伺服电动机】按钮，弹出【伺服电动机定义】对话框，如图45所示。可以修改电机的默认名称为SERVOMOTOR2，在绘图区选择曲柄轴连接轴作为伺服电动机的驱动对象，可通过单击【反向】按钮改变曲柄转向。图45电机轴的确定在如图46所示的对话框中单击【轮廓】面板，在【规范】选项组下拉列表中选择【速度】选项。其余均接受对话框中当前项的选择，默认当前轴的位置为零位置。在【模】选项组下拉列表中选择【常数】选项，表示驱动器以常数形式运行。在【A】文本框中输入60。即给定电机的转速是匀速60度/秒，单击该对话框中的【确定】按钮，完成伺服电动机的建立。此时，在机构中将显示驱动器的紫色标志。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第21页共36页图46电机运动参数的确定424运动分析单击【机构】工具栏中的【机构分析】按钮，弹出【分析定义】对话框，接受默认名称，在【类型】选项组下拉列表中选择【运动学】选项，可以观察曲柄滑块机构的运动情况。在【图形显示】选项组中的【终止时间】文本框中输入40，【最小间隔】中输入01，表示每隔01秒输出一个求解值。如果要更多求解值，则可减少间隔值，但程序运行时间会增加。如图47所示。单击【运行】，可以查看曲柄滑块机构的运行情况。单击【确定】，退出该对话框。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第22页共36页图47确定运行时间和间隔425结果分析1回放并保存分析结果。单击菜单栏中的【分析】【回访】命令，弹出【回放】对话框。在【结果集】列表中将显示上一步建立的运动分析ANALYSISDEFINITION1。单击【播放当前结果集】按钮，弹出【动画】对话框，使用各按钮可控制回放结果的方向和速度。如图48，可以单击【捕获】按钮，弹出【捕获】对话框，可设置输出MPG格式动画文件。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第23页共36页图48仿真动画的播放与创建2分析滑块上一点的位移、速度、加速度。首先在滑块上创建任一个点。然后单击【运动】工具栏中的【测量】按钮，弹出【测量结果】对话框。在【图形类型】选项组下拉列表中选择【测量与时间】选项，再单击该对话框的【创建新测量】按钮，弹出【测量定义】对话框对话框。如图49，在【名称】文本框中输入“S”，在【类型】选项组下拉列表中选择【位置】选项，在滑块上选择刚创建的点；在【评估方法】选项组下拉列表中选择【每个时间步长】选项。单击该对话框中的【确定】按钮，完成测量定义，返回【测量结果】对话框。图49位移测量设置再次单击对话框中的【创建新测量】按钮，弹出【测量定义】对话框。在名称文本框中输入“V”，在【类型】选项组下拉列表中选择【速度】选项，在该次轮上选择相同的点；在【评估方法】选项组下拉列表中【每个时间步长】选项。单击该对话框中的【确定】按钮，完成测量定义，如图410A，返回【测量定义】对话框。使用同样的方法创建该点的“A”，在【类型】选项组下拉列表中选择【加速度】选项。如图410B所示。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第24页共36页AB图410速度、加速度测量设置可以看到在【结果集】列表中多增加了S、V、A三项测量目标，分别用于求解滑块上指定点的位移、速度、加速度值随时间变化的规律。双击【结果集】列表框中的“ANALYSISDEFINITION1”，系统将自动计算结果，并把机构处在当前位置时，测量目标的结果值显示在【测量】列表框中的【值】列中。最终【测量结果】对话框如图411所示。需要注意的是，如果重新设置仿真模型的相对位置，则相应的测量目标值也会改变，但运动规律不会改变。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第25页共36页图411当前位置的测量目标值在该对话框中可选择是否【分别绘制测量图形】，可确定是否在同一坐标系中的测量目标曲线。再按选择【测量】列表框中的“S”、“V”和“A”。单击【绘制选定结果集】所选测量的图形】按钮，显示测量结果，如图412所示。如果将鼠标点击曲线某点位置，将实时显示该点的坐标值。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第26页共36页图412在同一坐标系中的测量目标曲线为便于详尽分析，可以将测量结果中的图形和每一步长的数据以EXCEL的形式输出，或直接导出文本保存，导出方法与结果如图413所示。无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第27页共36页ANALYSISDEFINITION3AMM/SEC247705114875477051149104770511515477051152047705115254770511530477051153547705115051015202530354045时间秒测量无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第28页共36页ANALYSISDEFINITION3SMM898566356499856635641098566356119856635612985663561398566356149856635615985663561698566356051015202530354045时间秒测量ANALYSISDEFINITION3VMM/SEC18966151185189661512101896615115189661512018966151251896615130189661513518966151051015202530354045时间秒测量图413测量结果曲线图的导出表42为同步导出的位移、速度及加速度的值。EXCEL文本数据，时间步长为01秒。可以看出，这些数据与之前电机运行总时间和间隔的设置是相呼应的，很有分析价值。表42同步导出的EXCEL文本数据时间秒测量位置SMM测量速度VMM/S测量加速度AMM/S20954218115913627610931512412974019678111542151007748144839093402983618453316514985171384118925无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第29页共36页0310008128551786450009131856224041019324564191474300412503908051039086282036047279117820565806106002663821498904331100571501071082068807225565599710160531930811051290372352585376923255551609112911525224397839428208668814111539257192516231683707706127511117944785525807987075827727931212055572042632265835445298079913123211665326693502992947951081412591029572691304786129026215515128601266426954768624770511487161312875292268135193723677717831713395019982647743982437158375181365692648259359136664739254441913912372782517999002865607715121415917963242027887210895395222114395110782299987519131656843122146248488421580159515418621072314833467919925345271766178257241502432037180489286419841561862515195307521595898049219232425726153443350813667055032387172424271546944181111882121425652182462815555595968526399772272413269729156269359557330484428584058573156697417628184080962966226476311568293806189661511830448270663215665741523260681343309174385433156176853763618782431048593033415538640599458551811308244336935154288331412514482813023195602361528885693154923849629262902893715119681981835440433279142675738149226574121062672322618886457391469950852357991942240959752541445232728258701570721652059774114183556278994327418881503084213895962572963665886158173313343135926073831054507771250179501441328246254321478466989770747274512955759893286591496531917809无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第30页共36页461262386348332136603615919507744712290371223318807106212797470248119590256327938820757595753774911633482532044016349221176448511317226363095944003124348900951110202874229560914611528769485521073332821279028037917808775435310464136532601286163199194383541021481309239332660821600268455998703042621707144532285161571569782033332193766511823692216955795887400471696391812419056918589431457188145370032524317640345992983818671211198772241657995869189496279714165167237896465619104402357363246698232425009362904253466750737985472257327958639003208639285578916521824618086489856635647152780496210319038658989098071134483856420223046066690126978673324088577194187750467905565615552237340431863327014689117187429704615440817874952876991965354858794312703171473229979292976526104713044516449758717194058181811207998304157782377472953439517513622652515125962397396780622615100817941448389101749836184959165149848413841189417510008128541786450009131856224761019324564191474300412503908771039086282036047279117820565878106002663821498904331100571501791082068807225565599710160531938110512903723525853769232555516811129115252243978394282086688148211539257192516231683707706127583117944785525807987075827727938412055572042632265835445298079985123211665326693502992947951088612591029572691304786129026215587128601266426954768624770511487881312
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号