E的机械运动仿真设计2500字

1、基于Pro/E的机械运动仿真设计2500字 摘要:仿真技术在机械产品的设计中起着非常重要的作用。本文主要通过汽缸运动机构的运动仿真设计过程介绍了Pro/E中的仿真模块以及机构仿真的设计方法和过程,并总结了该设计途径的优越性。 关键词:曲柄滑块机构 运动仿真 Pro/E 仿真模块0 引言目前,许多国内外的大型辅助设计软件,都包含了机械装配和运动学仿真的功能模块,例如PTC的Pro/Engineer,SDRC的1一DEAS,MATRA的EUCI ID软件及DES的UG等。机械产品的运动分析和仿真已经成为计算机辅助工程(CAE)中不可缺少的重要环节,同时也成为机械设计的必经过程。进行机械产品设计时,

2、通常要进行机构的运动分析,以此来验证机构设计的合理性和可行性。机构运动仿真技术就是通过对机构添加运动副、驱动器,使其运动起来,以实现机构的运动模拟。此外,运用机构中的后处理功能可以查看当前机构的运动,并且可以对机构进行运动速度、轨迹、位移、运动干涉情况的分析,为研究机构模型提供方便。1 机构运动仿真的设计过程机构运动仿真是在Pro/E系统的装配模式中进行的,其Mechanism功能专门用来处理装配件的运动仿真。机构运动仿真的设计过程如图1所示,主要可分为以下几个总体方案设计主要是利用已知条件,以及希望达到的目的或机械应实现的功能,进行机械的全局设计,在头脑中构思形成比较完善的设计方案。建立运动

3、模型是指进行机械各部分的具体设计,首先确定各零件的形状、结构、尺寸和公差等,并在计算机上进行二维绘图和三维实体造型,然后通过装配模块完成各零件的组装,形成整机。装配是运动仿真的前提保障,装配关系的正确与否直接影响着运动仿真的结果,装配前首先要确定运动的各构件以及各构件之间的运动副。确定好各构件及各构件之间的运动副之后,即可通过选择构件和运动副组成机构,最后由各机构组成整机。并为仿真作准备。设置运动环境是定义机械系统运动所必需的各种条件,比如:运动的动力源,初始位置和状态等。在复杂的机械系统中,要定义多重的动力驱动,并要定义不同驱动之间的大小方向等的关系,还要约束机构的最大和最小运动极限,使系统

4、能在合理的范围中运动。在已建立运动模型的基础上,此步骤将赋予模型运动的属性。系统将在此定义下完成要求的运动。分析运动机构是定义要分析的属性。在PRO/M中包括装配分析,速度分析,静态分析,运动分析等多种分析类型。通过对系统的各种动态分析,可迅速得到相关的信息,以此设计和完善构件。获取分析结果是将分析的结果通过可视化的方法表现出来,主要包括运动回放,可分析干涉检验,运动包络等,还可测量系统中需要跟踪的参数,并将其变化趋势通过图表的形式直观的表现出来。在整个机械系统运动仿真的过程中,各步骤之间并非绝对的线性或单方面,而是相互关联和影响的,通过分析反馈信息,完善运动模型,变化运动环境,以及分析的结果

5、对比,各步骤之间综合的调整和作用,才会使最终结果趋向满意。2 机构运动仿真的优越性通过机构仿真,可以在进行整体设计和零件设计后,对各种零件进行装配后模拟机构的运动,从而检查机构的运动是否达到设计的要求,可以检查机构运动中各种运动构件之间是否发生干涉。同时,可直接分析各运动副与构件在某一时刻的位置、运动量以及各运动副之间的相互运动关系及关键部件的受力情况。从而可以将整机设计中可能存在的问题消除在萌芽状态,减少试制样机的费用,并大大缩短机械产品的开发周期。3 机构运动仿真综合设计Pro/E机构运动仿真的主要工作就是完成装配和定义连接,添加驱动器,运动仿真和结果回放。本文将以创建汽缸运动机构的运动仿

6、真的过程为例,来介绍机械仿真设计的基本过程。首先,将机构各元件使用三维实体建模模块创建后,存放在同一工作目录中。3.1 创建元件连接 使用浏览的方式打开如图2所示元件1,并在系统缺省位置固定此机架零件作为基础。使用销钉的连接方式分别连接如图1所示的元件1和元件2,元件2和元件3,在元件3和元件4之间先用销钉连接,并再添加滑动杆连接。如图33.2 添加驱动器 进入Mechanism模块。单击右工具箱中的 按钮,在系统打开的对话框中单击按钮,新建一个驱动器,并将该驱动器安装在如图1所示的连接轴2处。选中轮廓选项卡,在规范分组框中选择速度选项,在模分组框中选择常数选项,并将A值设为“36”。3.3

7、进行机构仿真 单击按钮,在分析对话框中选择新建,打开分析定义对话框。在类型分组框中选择运动选项,在图形显示分组框中输入结束时间:“1O”、帧频:“10”、最小时间间隔:“0.1”。在分析对话框中单击 按钮,即可观察曲柄滑块机构的运动。3.4 查看和分析仿真结果 单击 按钮,打开回放对话框,回放该机构的运动情况。单击 按钮,打开测量结果对话框,单击测量分组框中的 按钮,弹出测量定义对话框。在类型分组框中选择速度选项,选择如图2所示的连接轴3上的PNT0点作为测量点。回到测量结果对话框中,在结果集中选择measure1并单击,单击测量结果对话框中的按钮,可得到连接轴3上处的PNT0点的速度如图4所示。4 结束语从以上实例可以看出,Pro/E提供了完善的仿真功能,使得原来在二维图纸上难以表达和设计的运动变得直观和易于修改。使用三维实体建模模块创建模型后,既可模拟模型的运动过程,分析机构的运动轨迹、位移以及干涉等问题,还可以将仿真的结果输出,生成MPEG、JPEG等格式的文件,帮助用户更好的完成机构设计,并且能够大大简化机构的设计开发过程,缩短其开发周期,减少