《ProEngineer Wildfire 操作》-第 6 章 零件装配与运动仿真

6.1零件装配步骤6.1.1零件装配应满足的条件进行零件装配时，必须合理选取第一个装配零件，应满足如下两个条件：1）它是整个装配模型中最为关键的零件。2）用户在以后的工作中不会删除该零件。零件之间的装配关系也可形成零件之间的父子关系。在装配过程中，已存在的零件称为“父零件”，与父零件相装配的零件称为“子零件”，子零件可单独删除，而父零件不能删除，删除父零件时，与之相关联的所有子零件将一起被删除，因而删除第一个零件也便删除了整个装配模型。下一页返回6.1零件装配步骤6.1.2零件的装配步骤零件的装配步骤如下：1）启动Pro/Engineer，选择菜单栏中的“文件”→“新建”命令或单击按钮，系统弹出“新建”对话框，如图6-1所示。在“类型”选项组选中“组件”单选项，在“子类型”选项组选中“设计”单选项，输入装配体文件的名称，取消选中“使用缺省模板”复选框，单击“确定”按钮。2）弹出“新文件选项”对话框，如图6-2所示。在“模板”选项组中选择mmns_asm_design，单击“确定”按钮，进入零件装配模式。3）装配界面如图6-3所示。选择菜单栏中的“插入”→“元件”→“装配”命令，或在工具栏单击“装配”按钮，此时系统弹出“打开”对话框，选择需要装配的第一个零件并打开。上一页下一页返回6.1零件装配步骤4）在弹出的图6-4所示的“元件放置”操控板中，单击“放置”按钮，弹出图6-5所示的“放置”上滑面板，在“约束类型”下拉列表框中选择“缺省”。单击按钮，完成零件的装配。5）若需要再添加零件，则继续单击“装配”按钮，选择图6-6中的约束类型之一，然后在模型中选择相应面进行约束，最后完成零件的装配。上一页返回6.2装配约束类型装配约束类型共有11种，分别为匹配、对齐、插入、坐标系、相切、线上点、曲面上的点、曲面上的边、固定、缺省以及自动。单击“放置”按钮，弹出“放置”上滑面板。在“约束类型”下拉列表框中，单击“约束类型”栏右侧的按钮，将弹出图6-6所示的下拉列表，可供用户从中选取合适的约束类型。下面分别介绍几种常用的装配约束类型。6.2.1匹配型约束1．匹配重合用于两平面相贴合，并且这两平面呈反向，如图6-7所示。操作方法很简单，选取该装配约束后，接着选取两平面即可。下一页返回6.2装配约束类型2．匹配偏距若要求两平面呈相反贴合并且偏移一定距离，可以直接在“偏距”文本框中输入偏移距离值，如图6-8所示。6.2.2对齐型约束1．对齐重合用于两平面或两中心线（轴线）相互对齐。其中两平面对齐时，它们同向对齐；两中心线对齐时，它们在同一直线上，如图6-9所示。2．对齐偏距若要求两平面对齐并且偏移一定距离，可以直接在“偏距”文本框中输入偏移距离值，如图6-10所示。上一页下一页返回6.2装配约束类型6.2.3插入型约束用于轴与孔之间的装配。该装配约束可以使轴与孔的中心线对齐，共处于同一直线上。选取该装配约束后，分别选取轴与孔即可，如图6-11所示。6.2.4坐标系型约束利用两零件的坐标系进行装配。该装配约束是将两零件的坐标系重合在一起。选取该装配约束后，分别选取两零件的坐标系即可，如图6-12所示。6.2.5相切型约束以曲面相切方式对两零件进行装配。选取该装配约束后，分别选取要进行配合的两曲面即可，如图6-13所示。上一页下一页返回6.2装配约束类型6.2.6线上点型约束使一个零件上的点和另一个零件上的一条边相约束，如图6-14所示。6.2.7曲面上的点型约束使一个零件上的点和另一个零件上的一个面相约束，如图6-15所示。6.2.8曲面上的边型约束使一个零件上的一条边和另一个零件上的一个面相约束，如图6-16所示。6.2.9固定型约束以当前的显示状态自动给予约束，并固定在当前位置。上一页下一页返回6.2装配约束类型6.2.10缺省型约束以系统默认的方式进行装配，即装配零件的默认坐标系与装配模型的默认坐标系对齐。6.2.11自动型约束默认约束条件，只需选择要定义约束的参考图元，系统就会自动选择适当的约束条件进行装配。上一页返回6.3建立常规连接常规连接是建立组件的基本操作，主要是定义系统在模型中组装零件时，要采用的放置约束；约束主体间的相对运动，减少系统可能的总自由度（DOF）；定义一个零件在机构中，可能具有的运动类型。因此，在选择连接前，应先了解系统在定义运动时，是如何使用放置约束和自由度的；还应正确限制主体的自由度，保留所需的自由度，以产生机构所需的运动类型。Pro/Engineer提供了丰富的连接定义，主要是刚性连接、销钉连接、滑动杆连接、圆柱连接、平面连接、球连接、焊缝连接、轴承连接、常规连接、6DOF连接（自由度）及槽连接。连接是在“装配”模块中建立，但是与装配中的约束不同，连接具有一定的自由度，可以进行一定的运动。通常采用约束将放置在模型中的元件，限制与主体之间的相对运动，减少系统总自由度（DOF），从而定义一个元件在机构中可能具有的运动类型。连接的建立过程需要配合“约束”去限制主体的某些自由度，如图6-17所示。下一页返回6.3建立常规连接6.3.1刚性连接“刚性连接”工具具使用一个或多个基本约束，将元件与组件连接到一起。连接后，元件与组件成为一个主体，相互之间不再有自由度，如果刚性连接没有将自由度完全消除，则元件将在当前位置被“粘”在组件上。如果将一个子组件与组件用刚性连接，子组件内的各零件也将一起被“粘”住，其原有自由度不起作用，总自由度为0。6.3.2销钉连接“销钉连接”工具是由一个轴对齐约束和一个与轴垂直的平移约束组成。元件可以绕轴旋转，具有1个旋转自由度，总自由度为1。轴对齐约束可选择直边或轴线或圆柱面，可反向；平移约束可以是两个点对齐，也可以是两个平面的对齐/配对，平面对齐/配对时，可以设置偏移量。上一页下一页返回6.3建立常规连接下面以图6-18所示的元件创建销钉连接为例，介绍“销钉连接”工具的使用方法，具体操作步骤如下。1）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中，选择“DTOO1.PRT”，将其加载到当前工作环境中。2）在“连接”下拉列表框中选择“用户自定义”选项，然后在其后的“约束”下拉列表框中选择“固定”选项；或者单击“放置”按钮，在“放置”选项卡的“约束类型”下拉列表框中选择“固定”选项。3）单击“完成”按钮，完成主体的固定。4）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中，选择“DT002.PRT”，将其加载到当前工作环境中。5）在“连接”下拉列表框中选择“销钉”选项，单击“放置”按钮，可以看到，在“放置”选项卡中已经添加了轴对齐和平移约束，如图6-19所示。上一页下一页返回6.3建立常规连接6）在三维图中选择元件的轴线，系统自动转换到平移约束编辑状态，选择两元件端面，在“偏移”下拉列表框中选择“偏移”选项，在其后的文本框中输入“10”。7）在“状态”文本框显示“完成连接定义”，单击“完成”按钮，销钉连接创建完成，效果如图6-20所示。6.3.3滑动杆连接“滑动杆连接”工具，即滑块，是由一个轴对齐约束和一个旋转约束（实际上就是一个与轴平行的平移约束）组成。元件可沿轴平移，具有1个平移自由度，总自由度为1。轴对齐约束可选择直边或轴线或圆柱面，可反向。旋转约束选择两个平面，偏移量根据元件所处位置自动计算，可反向。上一页下一页返回6.3建立常规连接下面以图6-21所示的元件创建滑动杆连接为例，介绍“滑动杆连接”工具的使用方法，具体操作步骤如下。1）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中，选择“DTOO1.PRT”，将其加载到当前工作环境中。2）在“连接”下拉列表框中选择“用户自定义”选项，然后在其后的“约束”下拉列表框中选择“固定”选项；或者单击“放置”按钮，在“放置”选项卡的“约束类型”下拉列表框中选择“固定”选项。3）单击“完成”按钮，完成主体的固定。4）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中，选择“DT002.PRT”，将其加载到当前工作环境中。5）在“连接”下拉列表框中选择“滑动杆”选项，单击“放置”按钮，可以看到，在“放置”选项卡中已经添加了轴对齐和旋转约束，如图6-22所示。上一页下一页返回6.3建立常规连接6）在三维图中选择元件的轴线，系统自动转换到旋转约束编辑状态，选择两元件的“RIGHT”平面。7）在“状态”文本框显示“完成连接定义”，单击“完成”按钮后，滑动杆连接创建完成，效果如图6-22所示。6.3.4圆柱连接“圆柱连接”工具由一个轴对齐约束组成，比销钉约束少了一个平移约束，因此元件可绕轴旋转同时可沿轴向平移，具有1个旋转自由度和1个平移自由度，总自由度为2。轴对齐约束可选择直边或轴线或圆柱面，可反向。下面以图6-23所示的元件创建圆柱连接为例，介绍“圆柱连接”工具的使用方法，具体操作步骤如下。上一页下一页返回6.3建立常规连接图6-21滑动杆连接的“放置”选项卡图6-22完成滑动杆连接1）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中选择“DTOO1.PR'T”，将其加载到当前工作环境中。2）在“连接”下拉列表框中选择“用户自定义”选项，然后在其后的“约束”下拉列表框中选择“固定”选项；或者单击“放置”按钮，在“放置”选项卡的“约束类型”下拉列表框中选择“固定”选项。3）单击“完成”按钮，完成主体的固定。4）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中选择“DT002.PRT”，将其加载到当前工作环境中。5）在“连接”下拉列表框中选择“圆柱”选项，单击“放置”按钮，可以看到，在“放置”选项卡中已经添加了圆柱约束，如图6-24所示。上一页下一页返回6.3建立常规连接6）在三维模型中选择元件的轴线。7）在“状态”文本框显示“完成连接定义”，单击“完成”按钮，圆柱连接创建完成，效果如图6-25所示。6.3.5平面连接“平面连接”工具由一个平面约束组成，也就是确定了元件上某平面与组件上某平面之间的距离（或重合）。元件可绕垂直于平面的轴旋转并在平行于平面的两个方向上平移，具有1个旋转自由度和2个平移自由度，总自由度为3。可指定偏移量，可反向。下面以图6-26所示的元件创建平面连接为例，介绍“平面连接”工具的使用方法，具体操作步骤如下。上一页下一页返回6.3建立常规连接1）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中选择“DT001.PRT”，将其加载到当前工作环境中。2）在“连接”下拉列表框中选择“用户自定义”选项，然后在其后的“约束”下拉列表框中选择“固定”选项；或者单击“放置”按钮，在“放置”对话框的“约束类型”下拉列表框中选择“固定”选项。3）单击“完成”按钮，完成主体的固定。4）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中选择“DT002.PRT”，将其加载到当前工作环境中。5）在“连接”下拉列表框中选择“平面”选项，单击“放置”按钮，可以看到，在“放置”选项卡中已经添加了匹配约束，如图6-27所示。上一页下一页返回6.3建立常规连接6）在三维模型中选择元件的相匹配面。（7）在“状态”文本框显示“完成连接定义”，单击“完成”按钮，平面连接创建完成，效果如图6-28所示。6.3.6球连接“球连接”工具由一个点对齐约束组成。元件上的一个点对齐到组件上的一个点，比轴承连接少了一个平移自由度，可以绕着对齐点任意旋转，具有3个旋转自由度，总自由度为3。下面以图6-29所示的元件创建球连接为例，介绍“球连接”工具的使用方法，具体操作步骤如下。上一页下一页返回6.3建立常规连接1）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中选择“6_1.PRT”，将其加载到当前工作环境中。2）在“连接”下拉列表框中选择“用户自定义”选项，然后在其后的“约束”下拉列表框中选择“固定”选项；或者单击“放置”按钮，在“放置”选项卡的“约束类型”下拉列表框中选择“固定”选项。3）单击“完成”按钮，完成主体的固定。4）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中选择“6_2.PRT”，将其加载到当前工作环境中。5）在“连接”下拉列表框中选择“球”选项，单击“放置”按钮，可以看到，在“放置”选项卡中已经添加了点对齐约束，如图6-30所示。6）在三维模型中选择两元件的球心点。上一页下一页返回6.3建立常规连接7）在“状态”文本框显示“完成连接定义”，单击“完成”按钮。至此球连接创建已经完成，效果如图6-31所示。6.3.7轴承连接“轴承连接”工具由一个点对齐约束组成。与机械上的“轴承”不同，它是元件（或组件）上的一个点对齐到组件（或元件）上的一条直边或轴线上，因此元件可沿轴线平移并任意方向旋转，具有1个平移自由度和3个旋转自由度，总自由度为4。下面以图6-32所示的元件创建球连接为例，介绍“轴承连接”工具的使用方法，具体操作步骤如下。1）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中选择“6_1.PRT”，将其加载到当前工作环境中。上一页下一页返回6.3建立常规连接2）在“连接”下拉列表框中选择“用户自定义”选项，然后在其后的“约束”下拉列表框中选择“固定”选项；或者单击“放置”按钮，在“放置”选项卡“约束类型”下拉列表框中选择“固定”选项。3）单击“完成”按钮，完成主体的固定。4）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中选择“6_2.PRT”，将其加载到当前工作环境中。5）在“连接”下拉列表框中选择“轴承”选项，单击“放置”按钮，可以看到，在“放置”选项卡中已经添加了点对齐约束，如图6-33所示。6）在三维模型中选择元件的球心点和轴线。7）在“状态”文本框显示“完成连接定义”，单击“完成”按钮。至此球连接创建已经完成，效果如图6-34所示。上一页下一页返回6.3建立常规连接6.3.8槽连接“槽连接”工具使两个主体之间的一个点一曲线连接，从动件上的一个点始终在主动件上的一根曲线（3D）上运动。槽连接只使两个主体按所指定的要求运动，不检查两个主体之间是否牵涉，点和曲线甚至可以是零件实体以外的基准点和基准曲线，当然也可以在实体内部。下面以图6-35所示的元件为例，介绍“槽连接”工具的使用方法，具体操作步骤如下。1）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中选择“6_3.PRT”，将其加载到当前工作环境中。2）在“连接”下拉列表框中选择“用户自定义”选项，然后在其后的“约束”下拉列表框中选择“固定”选项；或者单击“放置”按钮，在“放置”选项卡的“约束类型”下拉列表框中选择“固定”选项。上一页下一页返回6.3建立常规连接3）单击“完成”按钮，完成主体的固定。4）单击“工程特征”工具栏上的“装配”按钮，在系统弹出的“打开”对话框中选择“6_4.PRT”，将其加载到当前工作台中。5）在“连接”下拉列表框中选择“槽”选项，单击“放置”按钮，可以看到，在“放置”选项卡中已经添加了直线上的点约束和槽轴连接，如图6-36所示。6）在3D图中选择元件“6_3.PRT”的边线和元件“6_4.PRT”的点。7）选中槽轴，在对话框中设置当前位置和再生值的最大限制、最小限制，单击“动态属性”按钮，弹出“扩展”对话框，在其中设置还原系数和摩擦系数。8）在“状态”文本框显示“完成连接定义”，单击“完成”按钮。至此槽连接创建已经完成，效果如图6-37所示。上一页返回6.4移动装配件在图6-4所示的“元件放置”操控板中，单击“移动”按钮，弹出图6-38所示的“移动”上滑面板，在“运动类型”下拉列表框中选择适当的类型，可以对还没有完全确定放置位置的零件进行移动、旋转，以调节位置，方便选择装配参考。6.4.1运动类型运动类型共有以下4种。1．定向模式可相对于特定几何重定向视图，并可更改视图重定向样式，可以提供除标准的旋转、平移、缩放之外的更多查看功能。2．平移根据所选的运动参照移动零件或装配件。下一页返回6.4移动装配件3．旋转沿所选的运动参照旋转零件或装配件。4．调整根据所选的运动参照，定义要移动的零件或装配件与已有装配件相配合或对齐。6.4.2运动参照选择运动类型后，相关的平移、旋转及调整都是根据所选的运动参照来进行。运动参照包括“在视图平面中相对”和“运动参照”，如图6-38所示。1）“在视图平面中相对”：以当前视图平面作为运动参照。2）“运动参照”：以在设计绘图区选择的两个点、轴、边、曲线、平面、平面的法向及坐标系的某一轴作为移动参照。上一页返回6.5零件装配综合实例图6-39所示为链节零件图，图6-40所示为链节装配图，下面以此为例来说明零件装配的操作过程。1）设置工作目录。在Pro/EngineerWildfire5.0安装目录下建立新目录，定义目录名称为“liantiao”；将练习文件复制到该目录；进入Pro/E系统，选择菜单栏中的“文件”→“设置工作目录”命令，选定目录文件，单击“确定”按钮。2）装配第1个零件。①单击按钮，弹出“新建”对话框，在“类型”选项组选中“组件”单选项，在“子类型”选项组选中“设计”单选项。②输入子装配体的文件名称“lianjie”，取消选定“使用缺省模板”复选框，单击“确定”按钮。③在“新文件选项”对话框的模板中选中“mmns_asm_design”，单击“确定”按钮。下一页返回6.5零件装配综合实例④单击“装配”按钮，弹出“打开”对话框，选定文件lianban.prt”，单击“打开”按钮，打开该文件，并在图6-4所示“元件放置”操控板中单击“放置”按钮，弹出如图6-5所示“放置”上滑面板，在“约束类型”下拉列表框中选择“缺省”现象。单击按钮，完成第1个零件的装配。3）装配第2个零件。1）单击“装配”按钮，从系统弹出的“打开”对话框中选择文件“liangan.PRT”，单击“打开”按钮，打开该文件。2）在元件的“放置”上滑面板中选择“约束类型”为“插入”，在零件上选定约束位置。3）在元件的“放置”上滑面板中选择“约束类型”为“匹配—偏距”，在零件上选定约束位置，设定偏距距离为“2.64”，单击按钮完成装配，如图6-41所示。上一页下一页返回6.5零件装配综合实例4）装配第3个零件。零件3的装配方法同零件2。5）装配第4个零件。1）单击“装配”按钮，从系统弹出的“打开”对话框中。选择文件“liantong.PRT”，单击“打开”按钮，打开该文件。2）在元件的“放置”上滑面板中选择“约束类型”为“对齐”，在零件上选定约束位置。3）在元件的“放置”上滑面板中选择“约束类型”为“匹配”，在零件上选定约束位置，单击按钮完成装配，如图6-42所示。6）装配第5个零件。零件5的装配方法同零件4。7）装配第6个零件。1）单击“装配”按钮，从弹出的“打开”对话框中选择文件“lianban.PRT”，单击“打开”按钮，打开该文件。上一页下一页返回6.5零件装配综合实例2）在元件的“放置”上滑面板中选择“约束类型”为“插入”，在零件上选定约束位置。3）在元件的“放置”上滑面板中选择“约束类型”为“对齐”，在零件上选定约束位置。4）在元件的“放置”上滑面板中选择“约束类型”为“插入”，在零件上选定约束位置，单击按钮完成装配，如图6-43所示。上一页返回6.6生成爆炸图装配模型生成后，用户可创建装配模型的爆炸图，此功能常用于制作产品结构说明书。6.6.1默认爆炸图如果用户要生成装配模型的爆炸图，可选择菜单栏中的“视图”→“分解”→“分解视图”命令，此时当前工作窗口中的装配模型自动生成爆炸图。图6-44所示即为一个模型爆炸图实例。下一页返回6.6生成爆炸图6.6.2自定义爆炸图如果用户要自定义爆炸图形，可选择菜单栏中的“视图”→“分解”→“编辑位置”命令，弹出“编辑位置”面板，如图6-45所示。在该对话框中设置运动类型、运动增量，选定运动参照后，用鼠标左键单击选定图形上任意的一条边、线，作为零件移动的方向线，然后用鼠标左键单击零件并移动鼠标，则零件跟着移动。到达预定位置后，再次单击鼠标左键放置零件。重复上述步骤，便可得到自定义爆炸图，如图6-46所示。上一页返回6.7Pro/Engineer下的机构运动仿真概述在Pro/EngineerWildfire5.0中，运动仿真和动态分析功能集成于机构模块中，包括机械设计和动态分析两方面的分析功能。运动仿真是使用机械设计功能来创建机构，定义特定运动副，创建使其能够运动的伺服电动机，实现机构的运动模拟；并可以观察并记录分析，可以进行测量位置、速度、加速度等运动特征，可以通过图形直观地显示这些测量值；也可以创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。动态分析是使用机械动态功能在机构上定义重力、力和力矩、弹簧、阻尼等特征，可以对机构设置材料、密度等基本属性特征，使其更加接近现实中的机构，达到真实模拟现实的目的。下一页返回6.7Pro/Engineer下的机构运动仿真概述6.7.1机构仿真的特点及过程1．机构的特点机构是由构件组合而成的，其中每个构件都以一定的方式至少与另一个构件相连接，这种连接既使两个构件直接接触，又使两构件能产生一定的相对运动。机构仿真主要包括两个步骤：第一，创建机构；第二，添加驱动器。其中创建机构的过程与零件装配的过程极为相似。1）相似点，①两者皆利用元件的“放置”选项卡连接或安装零件；②装配和子装配之间的关系相同，Pro/Engineer将连接信息保存在装配文件中，这意味着父装配继承了子装配中的连接定义。上一页下一页返回6.7Pro/Engineer下的机构运动仿真概述2）不同处：①创建机构是应用元件的“放置”选项卡的“连接”功能连接机构中的各个构件；而零件装配直接在元件的“放置”选项卡通过定义装配约束关系来安装各零部件。②由零件装配得到装配体，其内部的零部件之间没有相对运动；而由连接得到的机构，其内部的构件之间可以产生一定的相对运动。③创建机构以后必须添加驱动器才能进行机构运动仿真。2．运动仿真的过程机构运动仿真总体可分成4个部分，即创建机构、添加驱动器、进行机构仿真以及仿真结果。图6-47即为机构运动仿真的流程图。上一页下一页返回6.7Pro/Engineer下的机构运动仿真概述1）创建机构：与零件装配相同，在创建机构之前必须在零件设计模式下完成所有构件（零件）模型的建立。将机构所要涉及的所有构件复制到同一目录下用于机构创建，进而完成机构设计和运动仿真分析。创建机构主要包括新建机构文件、载入主体机构、定义连接和约束操作。①新建机构文件。选择菜单栏中的“文件”→“新建”命令，或者单击按钮，弹出“新建”对话框，“新建”中的选择以及“新文件选项”中的选择如图6-48和图6-49所示。②载入主体构件。主体构件也称为“机架”，就是机构的参考系统。选择菜单栏中的“插入”→“元件”→“装配”命令，如图6-50所示，或者单击“装配”按钮，弹出图6-51所示的界面，载入构件。在“打开”对话框中选择作为机架的构件。系统显示元件的“放置”选项卡，单击该对话框中的“确定”即可。上一页下一页返回6.7Pro/Engineer下的机构运动仿真概述③定义连接和约束机构运动仿真必须同时定义连接和约束，载入主体构件后要求载入第二个构件并进行连接和约束。选择菜单栏中的“插入”→“元件”→“装配”命令，在弹出的“打开”对话框中选择需载入的另一构件。系统显示元件的“放置”选项卡，单击“连接”选项将该选项展开，用于定义该构件的连接定义，完成后单击“确定”即可。其他构件的载入方法与此相同。2）添加驱动器。由于机构由原动件、机架和从动件3个部分组成，在完成连接和约束建立机构后，要在原动件上添加驱动器。选择“应用程序”→“机构”命令，界面上出现“机构”按钮，如图6-52所示，进入到运动机构仿真环境，如图6-53所示。3）进行机构仿真。完成原动件驱动器添加后，要求对其定义运动类型，以此来进行机构运动仿真。通过“运动定义”完成运动类型的新增、编辑、删除和复制等操作，以及进行运动仿真。上一页下一页返回6.7Pro/Engineer下的机构运动仿真概述4）查看和分析仿真结果。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轨迹、位移、运动干涉情况分析，以便更好地研究机构模型。6.7.2机构仿真的基本术语与常用工具按钮1．基本术语1）放置约束：向组件中放置元件并限制该图元运动的几何关系。2）自由度：构件所具有的独立运动数目（或确定构件位置所需的独立参变量的数目）。3）主体/构件：一个元件或相对不动的一组元件。4）连接：机械学中称其为“联接”，用于定义并限制相对运动的构件之间的关系。其作用是约束构件之间的相对运动，减少机构的总自由度。上一页下一页返回6.7Pro/Engineer下的机构运动仿真概述5）环连接：增加到运动环中的最后一个连接。6）接头：指连接类型（例如销连接、滑动杆连接等）。7）基础：即大地或者机架，它是一个固定不动的零件。其他构件相对于基础运动。可以定义多个基础。8）运动：服从驱动器的构件运动方式。9）拖动：用鼠标抓取并在屏幕上移动机构。10）驱动器/伺服电动机：定义一个构件相对于另一个构件运动的方式。11）回放：记录并重新演示机构运动。可以在接头或几何图元上放置驱动器，并指定构件之间的位置、速度或加速度运动。2．常用工具按钮当用户进入机构模块时，工具栏中出现图6-54所示的常用工具按钮。上一页下一页返回6.7Pro/Engineer下的机构运动仿真概述1）：“机械图标显示”按钮。单击该按钮，弹出“显示图元”对话框，如图6-55所示，从该对话框中可以选择要在主窗口模型中显示的图元。2）：“定义凸轮”按钮。单击该按钮，弹出“凸轮从动机构连接定义”对话框，如图6-56所示，从该对话框中可以创建凸轮机构连接。3）：“定义伺服电动机”按钮。单击该按钮，弹出“驱动程序”对话框，如图6-57所示，从该对话框中可以创建一个驱动器。4）：“定义齿轮副连接”按钮。单击该按钮，弹出“齿轮副定义”对话框，可在此创建一个齿轮副连接，如图6-58所示。5）：“执行运动”按钮。单击该按钮，弹出“分析定义”对话框，如图6-59所示，上一页下一页返回6.7Pro/Engineer下的机构运动仿真概述在该对话框中可以增加、编辑、删除、复制或执行一个机构运动。6）：“回放”按钮。单击该按钮，弹出“回放”对话框，如图6-60所示，在该对话框中可以回放或演示当前的机构运动。同时，也可以将机构运动仿真结果保存到一个文件，或恢复先前保存的仿真结果，或输出仿真结果。图6-56“凸轮从动机构连接定义”对话框图6-57“伺服电动机定义”对话框7）：“测量仿真结果”按钮。单击该按钮，弹出“测量结果”对话框，如图6-61所示，在该对话框中可以选取要进行分析、测量的仿真结果。上一页下一页返回6.7Pro/Engineer下的机构运动仿真概述6.7.3模型树模型树如图6-62所示，其上列出了所有创建的特征，并且结构树自动以子树关系表示特征之间的父子关系。在模型树上单击选中某个特征，则对应的特征被选中，且呈高亮显示。在该特征单击鼠标右键，弹出快捷菜单，根据选中的对象不同，快捷菜单的内容也有所不同。6.7.4机构树机构树是机构模块中特有的一种管理机构动力学分析中创建的各种环境的结构树，如图6-63所示，它包括主体、重心、连接、电动机、弹簧、阻尼器、力/扭矩、初始条件、分析及回放机构特征。上一页返回6.8机构运动学分析在对设计的机构添加相应要素（如伺服电动机、力/力矩、质量属性等）后，选择“分析”→“机构分析”命令，或单击“运动”工具栏上的“机构分析”按钮，系统弹出“分析定义”对话框，如图6-64所示。“分析定义”对话框的详细功能将在后续介绍，下面简单介绍其中各选项卡的作用。1）在“名称”文本框中，用户可以自定义分析名称，也可以接受系统默认名称。2）在“类型”下拉列表框中选择分析类型，如“位置”“运动学”“动态”“静态”“力平衡”等，如图6-64所示。①“位置”：通过伺服电动机带动机构运动，对主体的运动位置进行分析。②“运动学”：通过伺服电动机带动机构运动，对其进行运动分析。下一页返回6.8机构运动学分析③“动态”（即动力学分析）：对机构中具有质量属性的主体，施加转动惯量、外力对其进行运动分析研究。④“静态”（即静力学分析）：研究稳定状态，力对主体的作用。⑤力平衡分析：研究分析使机构保持特定形态时的力。3）“首选项”选项卡用于进行图形显示设置以及初始配置。4）“电动机”选项卡用于添加、删除电动机。5）“外部载荷”选项卡用于添加、删除外部载荷以及重力和摩擦力的启动设置。上一页下一页返回6.8机构运动学分析6.8.1位置分析在“分析定义”对话框的“类型”下拉列表框中选择“位置”选项，此时的界面如图6-65所示。对于位置分析，需要对“首选项”和“电动机”（见图6-66）两个选项卡进行设置，具体设置内容如下。1）“图形显示”选项组用于设置机构运动的显示。①“开始时间”文本框定义机构运动的开始时间。用户可在其下拉列表框中选择机构运动设置选项（“长度和帧频”“长度和帧数”以及“帧频和帧数”）。②“终止时间”文木框：定义机构运动的终止时间，适用于“长度和帧频”以及“长度和帧数”这两个选项。③“帧数”文本框：定义机构运动的帧数，适用于“长度和帧数”以及“帧频和帧数”这两个选项。上一页下一页返回6.8机构运动学分析④“帧频”文本框：定义机构运动的帧与帧之间的时间，适用于“长度和帧频”以及“帧频和帧数”这两个选项。⑤“最小间隔”文本框：定义帧之间显示的最小间隔时间。2）“锁定的图元”选项组用于锁定不必要的自由度。在分析定义过程中，哪些主体是被锁定的，则被锁定的主体名称显示在该列表框中。①“创建主体锁定”按钮，锁定一个主体。单击该按钮，在3D模型中选择一个主体，再选择一个或多个主体，使其相对第一个主体锁定。若主体相对于坐标系锁定，只需单击该按钮，单击鼠标中键，然后选择要相对于坐标系锁定的主体即可。②“创建连接锁定”按钮，锁定机构中的一个连接。③“删除锁定的图元”按钮，在锁定对象列表中，删除选定的锁定对象。上一页下一页返回6.8机构运动学分析④“启动/禁止连接”按钮，启动或锁定机构中的连接。单击该工具按钮，在3D模型中选择连接，在“选取”对话框中单击“确定”按钮，即将该连接添加到列表框中。3）“初始配置”选项组明确分析开始时机构的初始形态或初始条件。①选择“当前”单选项，表示以当前屏幕显示的形态作为分析的初始条件。②选择“快照”单选项，表示选择一个快照作为分析的初始条件。4）“电动机”选项卡如图6-66所示，用来控制在分析过程中使用哪个电动机。①“添加新行”按钮，单击该按钮，在“电动机”列表中添加一个已经定义的电动机。②“删除加亮的行”按钮，单击该按钮，在“电动机”列表中删除选中加亮的电动机。上一页下一页返回6.8机构运动学分析③“添加所有电动机”按钮，单击该按钮，将定义的所有电动机添加到“电动机”列表中，系统默认设置。下面以凸轮连接为例，介绍位置分析功能的使用方法，具体操作步骤如下。1）打开组件“TULUN.asm”。2）选择菜单栏中的“应用程序”→“机构”命令，自动进入机构设计平台。3）选择菜单栏中的“插入”→“凸轮”命令，或单击“模型”工具栏上的“凸轮”按钮，系统弹出“凸轮从动机构连接定义”对话框。4）切换至“凸轮1”选项卡，选中“自动选取”复选框，单击“曲面/曲线”选项组中的箭头按钮，从系统弹出的“选取”对话框内，选中大凸轮的外侧边缘，然后单击“确定”按钮，完成凸轮1工作面的定义，效果如图6-67所示。上一页下一页返回6.8机构运动学分析5）切换至“凸轮2”选项卡，单击“曲面/曲线”选项组中的箭头按钮，从系统弹出的“选取”对话框内，选中小凸轮的外侧边缘，如图6-68所示，然后单击“确定”按钮，完成凸轮2工作面的定义。6）选择菜单栏中的“插入”→“伺服电动机”命令，或单击“模型”工具栏上的“伺服电动机”按钮，系统弹出“伺服电动机定义”对话框。7）切换至“类型”选项卡，单击“运动轴”选项组中的箭头按钮，从系统弹出的“选取”对话框内选中大凸轮的回转运动轴，如图6-69所示，然后单击“确定”按钮。上一页下一页返回6.8机构运动学分析8）切换至“轮廓”选项卡，在“规范”选项组的下拉列表框中选择“速度”选项，在“模”选项组中设置“A=100”，如图6-70所示，单击“确定”按钮，完成伺服电动机的定义。9）选择菜单栏中的“分析”→“机构分析”命令，或单击“运动”工具栏上的“机构分析”按钮，系统弹出“分析定义”对话框。10）在“分析定义”对话框的“类型”下拉列表框中选择“位置”选项，在“终止时间”文本框中输入20，“帧频”文本框中输入“15”。11）单击“运行”按钮。上一页下一页返回6.8机构运动学分析6.8.2运动学分析在不考虑力、质量、惯性量的情况下，仅对机构进行运动分析时，可以使用运动学、位置的类型。由于仅考虑机构的运动，因此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载荷。“外部载荷”选项卡为灰色不可用状态。运动学分析和位置分析的使用方法相同，分析结果有所不同，见表6-1。下面以齿轮连接为例，介绍运动分析功能的使用方法，具体操作步骤如下。1）打开组件“CHILUN.asm”。2）选择菜单栏中的“应用程序”→“机构”命令，自动进入机构设计平台。上一页下一页返回6.8机构运动学分析3）选择菜单栏中的“插入”→“齿轮”命令，或单击“模型”工具栏上的“齿轮”按钮，系统弹出“齿轮副定义”对话框。4）切换至“齿轮1”选项卡，单击“运动轴”选项组中的箭头按钮，系统弹出“选取”对话框，在齿轮模型中选择小齿轮的回转运动轴，然后单击“确定”按钮，如图6-71所示。5）在“节圆”选项组的“直径”文本框中输入“50mm”，完成齿轮1的连接定义。6）切换至“齿轮2”选项卡，使用同样的方法连接齿轮2，在“节圆”选项组的“直径”文本框中输入“100mm”，完成齿轮2的连接定义。7）选择菜单栏中的“插入”→“伺服电动机”命令，或单击“模型”工具栏上的“伺服电动机”按钮，系统弹出“伺服电动机定义”对话框。上一页下一页返回6.8机构运动学分析8）切换至“类型”选项卡，单击“运动轴”选项组中的箭头按钮，从系统弹出的“选取”对话框内选中大齿轮的回转运动轴，如图6-72所示，然后单击“确定”按钮。9）切换至“轮廓”选项卡，在“规范”选项组的下拉列表框中选择“速度”选项，在“模”选项中设置“A=100”，如图6-69所示，然后单击“确定”按钮，完成伺服电动机的定义。10）选择菜单栏中的“分析”→“机构分析”命令，或单击“运动”工具栏上的“机构分析”按钮，系统弹出“分析定义”对话框。11）在“分析定义”对话框的“类型”下拉列表框中选择“位置”选项，在“终止时间”文本框中输入20，“帧频”文本框中输入“15”。12）单击“运行”按钮。上一页下一页返回6.8机构运动学分析6.8.3结果分析回放分析结果是机构分析的主要目的。通过使用“机械设计”模块和“机构”模块创建机构模型，使用机构分析工具对创建的模型进行分析，将分析结果保存在模型中。使用本节中的回放、测量、轨迹曲线等工具对分析结果表达出来，有利于对机构进行直观分析，对设计结果进行优化。“回放”工具是对机构进行运动干涉检测、创建运动包络和动态影像捕捉等的工具。选择菜单栏中的“分析”→“回放”命令，或者单击“运动”工具栏上的“回放”按钮，系统弹出“回放”对话框，如图6-73所示。其中各选项的说明如下。1）“播放当前结果集”按钮，用于对当前选中的分析结果集进行播放。单击该按钮，系统弹出“动画”对话框，如图6-74所示，该对话框中按钮用于控制动画播放。上一页下一页返回6.8机构运动学分析2）“从磁盘恢复结果集”按钮，单击该按钮，可加载机构回放文件。3）“将当前结果保存到磁盘”按钮，单击该按钮，可将当前机构运行分析结果保存到磁盘中。4）“从会话中移除当前结果集”按钮，单击该按钮，可从内存中将分析结果移除。5）“将结果导出*.FRA文件”按钮，单击该按钮，可当前内存中的分析运行结果保存到磁盘中，文件为“*.FRA”。6）“创建运动包络”按钮，用于将分析运行结果生成包络体，可以生成零件、STL、轻质量零件、VRML等格式的文件。7）“结果集”选项组用于选择内存中的运动分析结果。上一页下一页返回6.8机构运动学分析8）“碰撞检测设置”按钮用于设置运动分析过程中的碰撞检测设置，单击该按钮，系统弹出“碰撞检测设置”对话框，如图6-75所示。其中各选项的说明如下。①“一般设置”选项组用于设置是进行碰撞检测、进行全局还是部分碰撞检测。选择“无碰撞检测”单选项，表示运动分析过程中不进行碰撞检测；选择“全局碰撞检查”单选项，表示运动分析过程中进行全部碰撞检查；选择“部分碰撞检查”单选项，表示运动分析过程中进行部分碰撞检查，按〈Ctrl〉键，在3D模型中选取需要进行碰撞检查的元件；选中“包括面组”复选框，表示运动分析过程中碰撞检查包括面组。②“可选设置”选项组用于设置发生碰撞是进行的操作，选中“发生碰撞时会响起消息铃声”复选框，表示碰撞冲突时会发出消息铃声；选中“碰撞时停止动画回放”复选框，表示发生碰撞时停止动画回放。上一页下一页返回6.8机构运动学分析9）“影片进度表”选项卡用于设置影片播放是否显示时间以及设置进步表。10）“显示箭头”选项卡设置回放过程中显示测量、载荷等箭头。切换至该选项卡，“回放”对话框更新为如图6-76所示。6.8.4结果测量“测量”工具是测量机构运动过程中精确的参数。选择菜单栏中的“分析”→“测量”命令，或单击“运动”工具栏上的“测量”按钮，系统弹出“测量结果”对话框，如图6-77所示。其中各选项的说明如下。1）“绘制选定结果集所选测量的图像”按钮，是将选定结果集中的所选测量结果以图形表达出来。在“结果集”列表框中选择运动分析结果，在“测量”列表框中选择测量（可以多选），单击该按钮，系统弹出“图形工具”对话框，如图6-78所示。上一页下一页返回6.8机构运动学分析“文件”下拉菜单集导出Excel、导出文本、打印一体的下拉菜单。选择菜单栏中的“文件”→“导出Excel”命令，在弹出的“保存”对话框中选择保存的路径和文件名称，保存后的Excel文件效果如图6-79所示；选择菜单栏中的“文件”→“导出文本”命令，在弹出的“保存”对话框中选择保存的路径和文件名称，保存后的文本文件效果如图6-80所示。2）“从文件加载结果集”按钮，用于加载机构回放文件*.bpk。3）“创建或更新选定测量的各Proe/E参数”按钮，是更新当前选择的测量参数。4）“图形类型”下拉列表框用于选择图形类型：测量对时间、测量对测量。5）“测量”选项组用于创建、修改测量项。列表框中显示创建的各测量项。上一页下一页返回6.8机构运动学分析①“创建新测量”按钮，用于创建一个新的测量项。单击该按钮，系统弹出“测量定义”对话框，如图6-81所示。“名称”文本框用于定义新创建测量项的名称；“类型”选项组用于定义新创建测量项所测量的内容类型（位置、速度、加速度等），如图6-82所示；“点或运动轴”选项组用于定义新创建测量的目标，单击“选取”箭头按钮，在三维模型中选择主体上的点或运动轴；“评估方法”选项组用于选择新创建测量项的评估方法其中包括“每个时间步长”“最大值”“最小值”“整数”等选项，如图6-83所示。②“编辑选定的测量”按钮，用于对选中列表框中的测量项进行编辑。选中所要编辑的测量项，单击该工具按钮，系统弹出“测量定义”对话框，使用该对话框就可以完成测量项的编辑修改。上一页下一页返回6.8机构运动学分析③“复制选定的测量”工具按钮，用于对列表框中的测量项进行复制，生成新的测量项，然后是“编辑选定的测量”工具对其进行编辑。使用该工具可以很方便、准确对机构中的点进行测量分析，大大减少选取点使用时间和选点的误差。④“删除选定的测量”工具按钮，是对在列表框中选定的测量项删除的工具。⑤“分别绘制测量图形”复选框用于设置多个测量项在图形中是单独绘制，还是绘制在一个坐标系中。图6-84所示为选中该复选框与没有选中该复选框的效果比较。上一页下一页返回6.8机构运动学分析6）“结果集”选项组用于显示内存中存在的运动分析结果。下面以图6-67所示的凸轮机构为例，介绍“测量”工具的使用步骤。1）打开目录下“TULUN.asm”。2）选择菜单栏中的“应用程序”→“机构”命令，系统自动进入机构设计平台。3）在机构树中，右击分析树下的AnalysisDefinition1，在弹出的快捷菜单中选择“运行”命令，如图6-85所示，凸轮机构就开始运行。4）待机构运行结束后，选择菜单栏中的“分析”→“测量”命令，或单击“运动”工具栏上的“测量”按钮，系统弹出“测量结果”对话框。上一页下一页返回6.8机构运动学分析5）单击“创建新测量”按钮，系统弹出“测量定义”对话框，在“类型”下拉列表框中选择“速度”选项。6）单击“点或运动轴”选项组中的“选取”箭头按钮，其他选项为默认值，单击“确定”按钮，完成测量1的创建。7）在“测量”列表框中选中“measurel”选项，使其呈高亮显示，单击“复制选定的测量”按钮，一个新的测量项创建完成。8）选中复制的测量项，单击“编辑选定的测量”按钮，系统弹出“测量定义”对话框，在“类型”下拉列表框中选择“位置”选项，其他选项为默认值，单击“确定”按钮，完成测量2的修改。9）在“结果集”列表框中选择“AnalysisDefinition1”运动分析结果。上一页下一页返回6.8机构运动学分析10）按〈Ctrl〉键，在“测量”列表框中选择measure1和copy_of_measurel测量项。11）单击“绘制选定结果集所选测量的图像”按钮，系统弹出如图6-86所示的测量结果图。6.8.5轨迹曲线“轨迹曲线”工具用于创建运动机构主体上的点相对于零件生成的运动曲线。选择菜单栏中的“插入”→“轨迹曲线”命令，系统弹出“轨迹曲线”对话框，如图6-87所示。其中各选项的说明如下。1）“纸零件”选项组用于定义轨迹曲线的参照。单击“选取”箭头按钮，系统弹出“选取”对话框，在三维模型中选取轨迹的参照元件。2）“轨迹”下拉列表框用于选择所要创建的轨迹曲线类型，其中包括“轨迹曲线”以及“凸轮合成曲线”。上一页下一页返回6.8机构运动学分析3）“点、顶点或曲线端点”选项组用于选取所创建轨迹曲线的对象。单击“选取”箭头按钮，系统弹出“选取”对话框，在三维模型中选取所创建轨迹曲线的对象。4）“曲线类型”选项组用于设置创建的轨迹曲线是2D曲线还是3D曲线。5）“结果集”选项组用于选择所创建的轨迹曲线由哪个运动分析结果产生。该列表框中显示所有内存中存在的运动分析结果。单击“从文件加载结果集”按钮，可以保存在磁盘中的加载机构回放文件*.bpk。下面以图6-71所示的齿轮机构为例，讲解“轨迹曲线”命令的使用步骤。1）打开目录“CHILUN.asm”。上一页下一页返回6.8机构运动学分析2）选择菜单栏中的“应用程序”→“机构”命令，系统自动进入机构设计平台。3）在机构树中，选中分析树下的AnalysisDefinitionl，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“运行”命令，如图6-88所示，齿轮机构即开始运行。4）待机构运行