第十五 讲运动仿真(1)

1、 2000 2000 PTCPTC1 1第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)(1)u机构运动模块简介机构运动模块简介u机构模块环境机构模块环境u机械设计模块的分析流程机械设计模块的分析流程u机械设计运动分析详解机械设计运动分析详解u四杆机构连接设置四杆机构连接设置u运动分析及仿真设置运动分析及仿真设置 2000 2000 PTCPTC2 2第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-机构运动模块简介机构运动模块简介 一、机构运动模块简介一、机构运动模块简介 在进行机械设计时，建立模型后设计者往往需要通过虚拟手段，在电脑上模拟所设计的机构，来达到在虚拟的环境中模拟现实机构运动的目的。采

2、用该种模拟方式对于提高设计效率降低成本有很大的作用。Pro/Engineer中“机构”模块是专门用来进行运动仿真和动态分析的模块。 Pro/E的运动仿真与动态分析功能集成在“机构”模块中，包括Mechanism design（机械设计） 和Mechanism dynamics（机械动态）两个方面的分析功能。 使用“机械设计”分析功能相当于进行机械运动仿真，使用“机械设计”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，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量。也可创建轨迹曲线和运动包络，用物理

3、方法描述运动。 2000 2000 PTCPTC3 3第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-机构运动模块简介机构运动模块简介 使用“机械动态”分析功能可在机构上定义重力，力和力矩，弹簧，阻尼等等特征。可以设置机构的材料，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。 如果单纯的研究机构的运动，而不涉及质量，重力等参数，只需要使用“机械设计”分析功能即可，即进行运动分析，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，阻尼等等的影响，则必须使用“机械设计”来进行静态分析，动态分析等等。 2000 2000 PTCPTC4 4第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(

4、1)-(1)-机构模块环境机构模块环境 二、机构模块环境二、机构模块环境 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”，系统进入机构模块环境，呈现图1-1所示的机构模块主界面：菜单栏中的“插入”下拉菜单内容更改为机构相关命令，模型树增加了 “机构”一项内容，窗口右边出现如图1-2所示的工具栏图标。下拉菜单的每一个选项与工具栏每一个图标相对应。用户既可以通过菜单选择进行相关操作。也可以直接点击快捷工具栏图标进行操作。 2000 2000 PTCPTC5 5第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-机构模块环境机构模块环境图1-1 机构模块主界面 图1-2 机构工具

5、栏 2000 2000 PTCPTC6 6第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-机械设计模块的分析流程机械设计模块的分析流程 三、机械设计模块的分析流程三、机械设计模块的分析流程 要进行机构运动仿真设计，必须遵循一定的步奏。Pro/Engineer“机械设计”模块包括“机械设计运动”（运动仿真）和“机械设计动态”（动态分析）两部分，使用“机械设计”分析功能，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。和前者不同的是“机械动态”分析包括多个建模图元，其中包括弹簧、阻尼器、力/力矩负荷以及重力。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。

6、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。两者进行分析时流程基本上一致： 2000 2000 PTCPTC7 7第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-机械设计模块的分析流程机械设计模块的分析流程 2000 2000 PTCPTC8 8第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-机械设计模块的分析流程机械设计模块的分析流程 2000 2000 PTCPTC9 9

7、第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-机械设计运动分析详解机械设计运动分析详解 四、机械设计运动分析详解四、机械设计运动分析详解Step1.单击菜单“文件”“新建”。打开“新建”对话框，选择“组件”选项，将组件名改为asm_first。去掉“使用缺省模版”复选框前面的勾号，单击“确定”按钮，选择mmns_asm_design为模板，单击确定。Step2.插入第一个零件。第一个零件以“缺省”方式放置，系统自动定义此为基础主体，如图1所示 。 图图1 1 2000 2000 PTCPTC1010第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-机械设计运动分析详解机械设计运动分析详解S

8、tep3.插入新的运动元件。点击“打开”系统弹出“打开”对话框，选取b.prt，单击“打开”按钮，系统弹出“元件放置”对话框。从“连接”下拉菜单中选取“销钉”连接，如图2所示。Step4.完成“销钉”连接，如图3所示 。 图图2 2图图3 3 2000 2000 PTCPTC1111第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-连接介绍连接介绍 五、连接介绍五、连接介绍 Pro/EPro/E提供了十一种连接定义。主要有刚性连接，销钉连接，滑动提供了十一种连接定义。主要有刚性连接，销钉连接，滑动杆连接，圆柱连接，平面连接，球连接杆连接，圆柱连接，平面连接，球连接 ，轴承，刚性，焊接，常规，轴

9、承，刚性，焊接，常规，6DOF,6DOF,槽。槽。1 1销钉连接（销钉连接（PinPin） 此连接需要定义两个轴重合，两个平面对齐，元件相对于主体选转，具有一个旋转自由度，没有平移自由度。 2000 2000 PTCPTC1212第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-连接介绍连接介绍2 2滑动杆连接（滑动杆连接（SlideSlide） 滑动杆连接仅有一个沿轴向的平移自由度，滑动杆连接需要一个轴对齐约束，一个平面匹配或对齐约束以限制连接元件的旋转运动，与销连接正好相反，滑动杆提供了一个平移自由度，没有旋转自由度。 2000 2000 PTCPTC1313第十五讲第十五讲 运动仿真运动

10、仿真(1)-(1)-连接介绍连接介绍3.3.圆柱连接（圆柱连接（CylinderCylinder） 连接元件即可以绕轴线相对于附着元件转动，也可以沿着轴线相对于附着元件平移，只需要一个轴对齐约束，圆柱连接提供了一个平移自由度，一个旋转自由度。 2000 2000 PTCPTC1414第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-连接介绍连接介绍4.4.平面连接（平面连接（PlanarPlanar） 平面连接的元件即可以在一个平面内相对于附着元件移动，也可以绕着垂直于该平面的轴线相对于附着元件转动，只需要一个平面匹配约束。 2000 2000 PTCPTC1515第十五讲第十五讲 运动仿真运

11、动仿真(1)-(1)-连接介绍连接介绍5 5球连接（球连接（BallBall） 连接元件在约束点上可以沿附着组件任何方向转动，只允许两点对齐约束，提供了零个平移自由度，三个旋转自由度。 2000 2000 PTCPTC1616第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-连接介绍连接介绍6 6轴承连接（轴承连接（BearingBearing） 轴承连接是通过点与轴线约束来实现的，可以沿三个方向旋转，并且能沿着轴线移动，需要一个点与一条轴约束，具有一个平移自由度，三个旋转自由度。 2000 2000 PTCPTC1717第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-连接介绍连接介绍7 7

12、刚性连接刚性连接 （RigidRigid） 连接元件和附着元件之间没有任何相对运动，六个自由度完全被约束了。8.8.焊接（焊接（WeldWeld） 使元件焊接在现有的组件上，结合为一体，该元件会随着与之相连的元件运动，操作方式是分别选取元件及组件的坐标系。9.9.常规（常规（GeneralGeneral） 允许操作者在现有的组件及预装配的元件上任意选取点、线、面，以搭配出所需的元件运动方式。10.6DOF10.6DOF 选取组件及元件的两个坐标系为参照，可使其具有平移及旋转六个自由度。 2000 2000 PTCPTC1818第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)-(1)-连接介绍连接介绍1

13、1.11.槽（槽（SlotSlot） 选取元件上的一个点与组件上的线为参照，使元件能够沿着线进行运动。 2000 2000 PTCPTC1919第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)(1)四杆机构四杆机构五、四杆机构连接设置五、四杆机构连接设置 利用“销钉连接”完成四杆机构的装配，为机构仿真做准备。（注意：连杆1应采用“缺省方式”放置）连杆连杆3 3连杆连杆1 1连杆连杆4 4连杆连杆2 2 2000 2000 PTCPTC2020第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)(1)运动分析及仿真设置运动分析及仿真设置六、运动分析及仿真设置六、运动分析及仿真设置Step1.进入机构设计模块。（应用程序(Application)-机构(Mechanism)）Step2.设置伺服电机。 a.选取伺服电机定义图标 ，弹出“伺服电机定义”窗口。 b.选取“运动轴” 2000 2000 PTCPTC2121第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)(1)运动分析及仿真设置运动分析及仿真设置 c.设置伺服电机速度。（轮廓-规范-选取“速度”-模-选取“常数”-输入数度数值30。） 2000 2000 PTCPTC2222第十五讲第十五讲 运动仿真运动仿真(1)(1)运动分析及仿真设