proe软件入门三十六计 第十五篇

1、 第十五单元 装配体动画pro/e软件应用第十五单元 装配体动画目 录1. 本单元新知识点11.1装配连接类型添加、删除11.2动画设计51. 本单元新知识点1.1装配连接类型添加、删除在pro/e中，元件的放置还有一种装配方式连接装配。使用连接装配可方便用户在利用pro/mechanism（机构）模块时直接执行机构的运动分析与仿真，它使用上一单元的装配约束的各种约束条件来限定零件的运动方式及其自由度。图151所示为选择“轴承”连接时的操控面板。使用该面板可以选择和设置零件间的连接类型。对选定的连接类型进行约束设定时的操作与上一节讲述的相应约束类型的操作相同，因此在这里重点应理解各连接类型的含

2、义，以便在进行机构模型的装配时正确选择连接类型。 如图152所示，单击连接类型栏的按钮 ，弹出连接类型下拉列表，选择相应的连接类型，在放置面板左栏中相应显示该连接类型的约束规则，然后选择相应的元件参照和组件参照即可。图152 连接类型栏的按钮v 刚性：刚性连接。自由度为零，零件装配处于完全约束状态。v 销钉：销钉连接，能够绕一轴旋转。自由度为1，零件可沿某一轴旋转。应满足的约束关系如图153所示。（1）轴对齐：轴对齐方式。有两个自由度：绕轴旋转和沿轴平移。（2）平移：以“匹配”或“对齐”方式约束装配零件的平移，使平移自由度为零。v 滑动杆：滑动连接，能够沿着轴向平移。自由度为1，零件可沿某一轴

3、平移，应满足的约束关系如图154所示。（1）轴对齐：轴对齐方式，有两个自由度：绕轴旋转和沿轴平移。（2）旋转：以“匹配”或“对齐”方式约束装配零件的平移，使旋转自由度为零。 v 圆柱：缸连接，能够绕一轴旋转，并同时能沿着轴向平移。自由度为2，零件可沿某一轴平移或旋转。该类型只需满足“轴对齐”约束关系即可，如图155所示。v 平面：平面连接。自由度为3，具有两个平移自由度和一个旋转自由度，零件可在某一平面内自由移动，也可绕该平面的法线方向旋转。该类型需满足“平面”约束关系，如图156所示。具体操作：分别选择两个零件的贴合面，然后输入偏移值即可。v 球：球连接。自由度为3，具有3个旋转自由度，零件

4、可绕某点自由旋转，但不能进行任何方向的平移。该类型需满足“点对齐”约束关系，如图157所示。具体操作：分别在两个零件中选择相应的点，输入偏移值即可。v 焊接：焊接。自由度为零，两零件刚性连接在一起。该类型需满足坐标系约束关系，如图158所示。具体操作：分别在两个零件中选择相应的坐标系，输入偏移值即可。v 轴承：轴承连接。自由度为4，3个旋转自由度和1个平移自由度，零件可自由旋转，并可沿某轴自由移动。该类型需满足“点对齐”约束关系，如图159所示。具体操作：在一个零件中选择一点，在另一个零件中选择一条边或轴线，输入偏移值即可。v 常规：选取自动类型约束的任意参照以建立连接。v 6dof：该类型需

5、满足“坐标系对齐”约束关系，如图1510所示。 v 槽：建立槽连接，包含一个“点对齐”约束，允许沿一条非直的轨迹旋转。该类型需满足的约束关系，如图1511所示。 153 154 155 156157 158 159 15101511表1 不同连接的相互对比连接类型自由度约束平移旋转刚性（rigid）00 完全销钉（pin）01轴对齐；平面匹配/对齐或点对齐滑动杆（slider）10轴对齐；平面匹配/对齐或点对齐圆柱（cylinder）11轴对齐平面（plannar）21平面匹配/对齐球（ball）03点与点对齐焊接（weld）00坐标系对齐轴承（bearing）13点与边或轴线对齐6dof33

6、坐标系和1个偏置值常规2个约束1.2动画设计1动画设计概述pro/animation是完全集成于pro/e的动画制作模块，提供了简单而实用的动画制作功能。pro/animation可以直接调用零件、组件、emx连接以及运动副，使用关键帧技术，配合透明和显示样式的表现方法，制作出模拟产品的运动、装配、构造等展示性的动画，是概念传递、市场销售、设计检验的良好辅助手段。动画含有以下3个部分的内容：（1）分解与装配（2）功能展示（3）外观展示2动画设计流程动画设计的基本工作流程，如下图所示。约束设置连接轴设置定义动画定义子动画动画模型定义动画显示辅助获取分析结果定义主体快照关键帧序列机构运动定时视图定

7、时透明定时显示（1）通过对动画的定义，可为一个模型进行多个动画设计，以适用于多个目的，并能够对动画进行切换，删除及重命名操作。单击按钮或下拉菜单“动画”动画弹出动画定义的对话框，如图181所示。下拉式菜单中还有“子动画”选项，使用“子动画”功能，可将指定的动画包含在当前动画中，例如当前动画为animation1，使用子动画指令可选定其他的动画，如animation2、animation3，成为其子动画，如图182所示。图181图182（2）主体定义主体指的是内部无相对运动的一组零件或单个零件。单击按钮或下拉菜单“动画” “主体定义.”弹出主体定义的对话框，如图183所示。缺省情况下，系统根据装

8、配的约束定义主体，每个具体自由度的部分成为一个主体。如果单击“每个主体一个零件”，则每个零件成为一个主体。“新建”或“编辑”的对话框如图184所示，能够添加多个零件。图183图184（3）主体锁定通过主体锁定，能够让一个主体在指定的时间内随另外一个主体运动。单击下拉菜单“动画”锁定主体，或直接单击按钮，弹出的对话框如图185所示，先导主体为被锁定对象，锁定后随动主体将随着先导主体运动。图185（3）关键帧序列序列选项卡“关键帧序列”是动画设计的关键，它通过插值运算在一系列的快照之间产生平稳和连续的帧，从而形成动画。单击关键帧一栏的“快照”按钮可以直接进入“拖动”对话框，进行快照的创建和编辑。在

9、下拉列表中选取要使用的快照，输入对应的时间，单击按钮即可创建关键帧。关键帧的创建过程中，有以下几点需要注意：a、时间仅相对于当前关键帧而言，和外部时间没有关联。b、由于时间是相对的，所以第1个关键帧的时间只能是“0”。c、建立第2个关键帧之后，选取快照时系统会自动为时间添加增量。单击“反转”按钮后，时间所对应的快照顺序将反转。选项卡下方的“插值”栏为动画选择插值方法，通常使用系统默认的“线性”。主体选项卡用于设置当前主体在不同关键帧序列或机构运动中的优先性。必须的：当前序列对主体拥有优先性。所需的：尽可能保持主体在当前序列的优先性。管理关键帧序列通过单击下拉菜单“动画”关键帧序列，能够实现对多

10、个关键帧序列的管理，如编辑、删除等操作。并不是每一个关键帧序列都参与动画，只有出现在时间线窗口的序列才参与，选中相应的序列然后单击“包括”按钮，该序列即可出现在时间线窗口中。（4）拖动和快照拖动功能可以在允许的运动范围内移动元组件，因此在进入动画模块前，应按照运动的需要，解除相应元件的约束或连接；快照功能可以保存当前运动机构的位置状态，在其后的设计过程中可以调用。（5）时间线在动画设计过程中，时间线是非常重要的功能，它用图形的方式显示了所有组成动画的元素，可以对动画进行非常方便的编辑和调整。在时间线窗口中，可以直接使用鼠标拖动时间线调整其作用的时间，也可以通过右键菜单进行更多的操作。“选取参照

11、图元”能够让序列在某一参照点开始发生作用，系统会使用虚线标识出所参照的对象。编辑元件时间：选取一个元件并双击鼠标左键。编辑垂直位置：选取一个元件，按下鼠标中键并拖动。撤销上一操作：按下shift并单击鼠标左键重做上一撤销的操作：按下shift并单击鼠标中键。（6）伺服电机动画中的伺服电机和emx中的伺服电机十分类似，能够为模型提供驱动。单击图标弹出伺服电机定义对话框，如图186所示。伺服电机能够通过连接轴、点和平面为模型提供平移或旋转运动。动画模型可以直接继承emx中所创建的伺服电机，但电机不会直接出现在时间线窗口中，调用的方法是点击下拉菜单“动画”“伺服电动机”，选择相应电机后电机“包括”按

12、钮。需要注意emx无法使用动画模块中的电机。通过轮廓选项卡，能够指定伺服电机的位置、速度和加速度随时间变化而变化的规律。186（7）连接状态使用连接状态功能，可以指定连接轴或运动副在动画过程中何时生效，在生效时还可以指定主体间的锁定状态。单击下拉菜单“动画”连接状态。实心表示启用，空心表示禁用。（8）事件事件是动画元素之间的参照关系，用以联系不同的动画元素。时间线窗口中右键菜单的“选取参照图元”，其对象就是事件，因此多数动画元素的开始及结尾本身就是事件，很少需要设计者单独建立。单击下拉菜单“动画”事件，即可进入事件创建界面。（9）定时显示、定时透明、定时视图定时显示能够让模型在不同的时间段以不

13、同的样式显示，例如线框、隐藏线的显示方式。定时显示：下拉菜单“动画”定时显示或直接单击按钮。定时视图：下拉菜单“动画”定时显示或直接单击按钮。定时透明：下拉菜单“动画”定时显示或直接单击按钮。（10）运行动画单击（运行）（回放），单击播放按钮即可看到相应的动画效果。3、实例操作步骤：step 1：进入动画模块（1）打开原先的装配体文件。（打开）选取joint.asm打开。（2）在模型树中右键单击pin.prt编辑定义，如图32所示。 在“放置”上滑面板中取消“约束已启用”的勾选，如图33所示。 图32 图33选取“对齐”约束，取消“约束已启用”的勾选，如图34所示。图34单击“新建约束”（但不

14、建立任何新约束，如果无此步骤，则无法完成此特征）（确定）。说明：在动画模块中，装配环境下的约束依然有效，会限制零件的自由拖动，因此要予以取消。完成这一步操作后，模型树显示如图35所示，零件前有3种不同的符号显示，代表不同的意义：不完全约束；完全约束，但其中的约束有建立在不完全约束零件上的；连接的零件。图35（3）在模型树中右键单击collar.prt编辑定义按上一步骤相同方法取消所有约束，并单击“新建约束”（确定）。说明：取消勾选时应注意顺序，如果模型发生状态的改变，可尝试不同的顺序取消约束勾选。（4）按照类似的方法，取消taper_pin.prt的所有约束。（5）下拉菜单“应用程序”动画，如

15、图36所示。 图36（6）右键单击时间线编辑时间线（或左键直接双击时间线）在弹出对话框中的终止时间处输入数值20，如图37所示。 图37注意：20表示动画持续的时间为20s。step2：分解与装配分解与装配使用关键帧功能予以制作。首先将元件拖动至相应位置捕捉快照，再为其指派时间而成为关键帧，系统在动画生成过程中，会在关键帧之间使用插值方式生成相应的帧，从而成为连续的动画图像。（1）选择下拉菜单“动画”关键帧序列或单击图标，进入插入关键帧的界面，如图38所示。图38（2）按如图39所示的图标，进入快照界面。 图39（3）（拖动）（拍照），弹出的对话框如图310所示。图310（4）单击，如图311

16、所示。 图311（x向平移）选取taper_pin.prt，使用鼠标沿水平方向拖动（大致位置相符即可，无需绝对精确），如图312所示，单击鼠标左键确认。图312注意：pro/e中的拖动操作，是首先用鼠标左键点选，松开左键后移动鼠标进行拖动，而不是像一般软件中按下鼠标左键进行拖动操作。（拍照）。（5）（y向平移）选取collar.prt，使用鼠标沿竖直方向拖动，如图313所示，单击鼠标左键确认。图313（拍照）。（6）选取pin.prt，使用鼠标沿竖直方向拖动，如图314所示，单击鼠标左键确认。（拍照）。图314（7）“约束”选项卡启用/禁用连接，如图315所示。选取连接connection1，

17、如图316所示，按鼠标中键确认。确定，如图317所示。注意：当销钉连接存在时，拖动无法是实现平移，因此将其禁用。图315图316图317（x向平移）选取eye.prt，使用鼠标沿水平方向拖动（大致位置相符即可，无需绝对精确），如图318所示，单击鼠标左键确认。图318（拍照）。（8）至此，“快照”选项卡，一共捕捉了5个快照左键双击系统初始的快照“initial_snapshot”，如图319所示（关闭）。图319（9）回到关键帧序列界面，如图320所示。确认当前快照为snapshot1、时间为0，（添加关键帧）。选取快照为snapshot2、设置时间为1（添加关键帧）。选取快照为snapsho

18、t3、系统将时间自动设置为2（添加关键帧）。此时的时间域显示如图321所示。选取快照为snapshot4（添加关键帧）。选取快照为snapshot5（添加关键帧）。选取快照为snapshot4（添加关键帧）。选取快照为snapshot3（添加关键帧）。选取快照为snapshot2（添加关键帧）。选取快照为snapshot1（添加关键帧）。确定，此时的时间域显示如图322所示。图320图321图322（10）至此，分解与装配的动画设计已经完成，如果单击（运行）（回放），单击播放按钮即可看到相应的动画效果。step3：功能展示功能展示直接调用mdx中的“销钉”连接，通过伺服电机驱动，使其产生机械运

19、动。（1）（伺服电机）选取如图323所示的销钉连接。图323“轮廓”选项卡选取模为“余弦”，依次输入相应数值，如图324所示。注意：余弦公式为ya*cos(360*x/t+b)+c，其中a为振幅，b为相位，c为偏移量、t为周期。确定。图324（2）鼠标左键在时间域中选取电机的时间线右键单击选取参照图元，如图325所示。选取关键帧序列的最后一个关键帧，如图326所示。右键单击电机时间线编辑时间，（或直接双击时间线）在kfs1.1end之后4s终止伺服电机，如图327所示。确定。图325 图326图327（3）至此，功能展示的动画设计已经完成，如果单击（运行）（回放），单击播放按钮即可看到相应的动

20、画效果。step4：外观展示外观展示使用定时视图功能，在不同的视角间切换模型，完整的展示模型的外形。（1）（定时视图）在名称栏选取default在时间栏的“之后”选取servomotor1.1end，如图328所示。应用。名称栏选取front，时间栏设置为start之后13s，如图329所示应用。图328329名称栏选取right，时间栏设置为14s应用。名称栏选取back，时间栏设置为15s应用。名称栏选取left，时间栏设置为16s应用。名称栏选取front，时间栏设置为17s应用。名称栏选取top，时间栏设置为18s应用。名称栏选取front，时间栏设置为19s应用。名称栏选取defau

21、lt，时间栏设置为20s应用。此时的时间域显示如图330所示。图330（2）至此，所有动画设计已经完成，如果单击（运行）（回放），单击播放按钮即可看到相应的动画效果。回放对话框各按钮作用如图331所示。图3311.3 机构设计“机构“是pro/e软件中的运动分析模块，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。机构所创建的运动机构，可以引入动画（animation）模块中创建更完善的仿真动画。在标准组件环境下，单击下拉菜单“应用程序”机构，即可进入机构环境。 1、 机构设计工作流程建立连接连接轴设置运动副伺服电机建立运动模型设置运动环境分析运动机构获取分析结果重力执行电机弹簧阻尼力/扭矩初始条件运动学动态静态力平衡重复组件回放运动干涉检测运动包含测量轨迹曲线2、 主体、质量属性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，它是运动分析当中最基本的单元。质量属性包括密度、体积、质量、重心和惯性距。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。通过点击按钮或下拉菜单“编辑”质量属性，可以对质量进行设置。3、 连接如1.1所介绍的4、 拖动与快照拖动功能可以在允许的运动范围内移动元组件，快照功能可以保持当前运动机构的位置状态，使用拖动和快照，能够验证