生产线数字化设计与仿真 全套课件 项目1-9 NX MCD认知 -物料分拣生产线虚拟调试

项目一NXMCD认知目录CONTENTS01NXMCD软件介绍020304NXMCD软件安装机电概念设计环境介绍

NXMCD建模05

拓展训练任务一NXMCD软件介绍1、任务描述本任务首先介绍数字孪生技术的基本概念及特点,然后阐述西门子机电概念设计在数字化技术中的地位与作用,从而引出机电概念设计及其基本特点,最后介绍NXMCD的技术优势和工作流程。2、知识准备-数字孪生技术（1）数字孪生技术的概念在数字虚拟空间中,以数字化方式为物理对象创建虚拟模型,模拟物理空间中实体在现实环境中的行为特征,从而达到虚拟与现实之间的精确映射,最终能够在生产实践中的开发、测试、工艺及运维等环节打破现实与虚拟之间的藩篱,实现产品生命周期内的生产、管理、连接等高度数字化及模块化的新技术。2、知识准备-数字孪生技术（2）西门子数字孪生西门子数字孪生包含三个部分:产品数字孪生、生产数字孪生和性能数字孪生。①产品数字孪生能帮助用户更快地推进产品设计,以获得质量更佳、成本更低且更可靠的产品。②生产数字孪生能够以虚拟方式设计和评估工艺方案,从而迅速制订出用于制造产品的最佳计划。③性能数字孪生为生产运营和质量管理提供端到端的透明化展示,将车间的自动化设备和产品开发、生产工艺设计和生产与企业决策者紧密联系在一起。（3）数字孪生技术的意义数字孪生技术通过构建物理实体的虚拟映射,实现生产全要素泛在感知与智能联动,为制造业智能化提供核心算力与数据支撑。利用数字孪生技术,可降低生产过程的碳排放,构建产品生命周期绿色制造体系,精准响应国家绿色制造要求。同时,数字孪生技术能够打破数据壁垒,搭建跨企业、跨领域的协同平台,促进技术、资源、业务的深度整合,为产业集群化、协同化发展提供技术纽带。2、知识准备-机电概念设计

(1)机电概念设计简介构建数字孪生的前提是实现工程的数字化。NXMCD采用一种从功能出发的设计方法,开发团队可通过TC采用层次化结构来分解功能部件,将它们与需求直接联系起来,以确保在整个产品开发过程中满足客户的需求。这种功能模型可节约成本,缩短研发时间,促进跨学科协同,在设计中具有明显的优势。

(2)NXMCD的特点与优势①功能模块设计；②逻辑模块设计及其重复使用；③初期系统验证；④多学科支持。知识准备-机电概念设计2、知识准备-机电概念设计

(3)NXMCD的典型工作流程①定义设计需求；②创建功能模型；③创建逻辑模块；

④创建连接；⑤定义机电概念；

⑥添加物理学约束和信号；⑦定义时间顺序执行序列；

⑧添加传感器；⑨定义基于操作的事件；

⑩替换模型；⑪分配传感器和执行器

；

⑫实现编程；⑬测试功能。任务二NXMCD软件安装1、任务描述NXMCD是西门子NX软件中的一个应用模块,是一套用于交互设计和模拟机电系统复杂运动的应用系统。因此,为了加深对NX

MCD软件的认识,本任务主要介绍NXMCD软件的安装要求和具体的安装步骤。2、知识准备-配置要求硬件/软件推荐配置处理器IntelCorei712700K及以上（或AMD锐龙75800X等性能相当处理器），频率≥3.6GHz，多核心高主频利于建模、仿真等多任务处理显卡NVIDIAQuadroRTXA2000及以上专业图形卡（显存6GB及更高）内存32GB及更高，大规模装配、仿真时，充足内存减少卡顿硬盘SSD（至少100GB可用空间）屏幕24英寸及以上全高清显示屏（1920×1080像素及更高）系统Windows10专业版（64位）或Windows11专业版（64位，需适配稳定）3、任务实施步骤1:安装JAVA运行平台步骤2:安装Siemens_Licensing.reg步骤3:安装主程序步骤4:主程序安装完成后,将安装包中的“NX2212”文件夹复制到NX软件安装目录中任务三机电概念设计环境介绍1、任务描述本任务主要介绍如何初步使用NX软件创建简单的机电概念设计环境,包括创建文件的新建、打开及保存等多个功能;同时,介绍机电概念设计环境的界面组成及一些模块组的基础功能。2、知识准备-机电概念设计界面功能

1）“文件”菜单主要包含了对文件的操作、系统设置、导入/导出不同格式的文件等功能。2）选项卡栏由“主页”“建模”“装配”“曲线”“分析”“视图”“选择”“渲染”“工具”和“应用模块”十个选项卡组成。3）命令栏显示选项卡的命令，便于快捷操作。4）资源条，由不同的导航器组成，将完成的命令按功能进行分类。5）上边框条可自定义一些常用命令放置于此;右边框条显示最近使用的命令。6）世界坐标系统的绝对坐标系，全局坐标系轴的方向与世界坐标三重轴方向相同。7）提示行，显示当前的操作或运行状态。2、知识准备-机电概念设计环境介绍

机电概念设计模块的界面2、知识准备-主菜单命令介绍（1）“文件”菜单命令单击“文件”菜单，打开“文件”菜单命令，在此能对当前文件进行保存、关闭等操作，（2）针对首选项的操作，1）装配:用于设置装配行为，例如，是否以图形方式着重显示装配关联中的工作部件。2）用户界面:用于设置用户界面布局、外观、角色和消息首选项，并提供操作记录录制工具、宏和用户工具。3）可视化:用于设置图形窗口特性，如部件渲染样式，选择或取消着重颜色以及直线反锯齿等。4）测量:用于设置“面属性”“质量属性”以及“用曲线计算面积”测量命令的首选项。5）调色板:用于设置部件颜色特性。“文件”菜单命令“首选项”命令列表2、知识准备-主菜单命令介绍2、知识准备-主页工具栏命令介绍(1)“系统工程”组:系统工程模型分为三种,即需求模型、功能模型和逻辑模型。

(2)“机械概念”组:主要用于建模快捷操作

(3)“仿真”组:主要用于控制仿真的启停、调整时间标度等

(4)“机械”组:主要用于配置部件的物理特性(5)“电气”组:主要用于配置部件的电气属性与信号连接

(6)“自动化”组:主要用于设置时间顺序控制、凸轮曲线的导入/导出、外部控制器的信号连接等(7)“设计协同”组:主要用于组件的添加、移动和ECAD的导入/导出、载荷曲线的导出、电机模型的导入等操作任务四NXMCD建模1、任务描述几何对象的三维模型是数字化仿真的基础,本任务主要介绍如何使用NXMCD对轴承座进行建模。通过整个建模过程,学生可以学习该软件功能的实现方法,例如草图绘制、旋转、拉伸及阵列等命令,从而加深对NXMCD的认知。轴承座工程图轴承座三维模型2、知识准备-草图在NXMCD建模中，很多特征都是在轮廓曲线的基础上进行创建，轮廓曲线很多是二维轮廓或由二维轮廓转换而来，而草图是构建轮廓最有效的工具，NX的草图是参数驱动二维图形，便于用户创建和编辑。序号参数名称参数含义1草图类型基于平面：在选择的平面上创建草图2草图平面选择草图平面或面：选择创建草图的平面反转平面法向：确定草图平面的绘制方向3方位选择水平参考：指定草图坐标轴的水平方向指定原点：确定草图坐标轴的绘制原点2、知识准备-草图在NXMCD建模中，很多特征都是在轮廓曲线的基础上进行创建，轮廓曲线很多是二维轮廓或由二维轮廓转换而来，而草图是构建轮廓最有效的工具，NX的草图是参数驱动二维图形，便于用户创建和编辑。序号参数名称参数含义1草图类型基于平面：在选择的平面上创建草图2草图平面选择草图平面或面：选择创建草图的平面反转平面法向：确定草图平面的绘制方向3方位选择水平参考：指定草图坐标轴的水平方向指定原点：确定草图坐标轴的绘制原点2、知识准备-草图在NXMCD建模中，很多特征都是在轮廓曲线的基础上进行创建，轮廓曲线很多是二维轮廓或由二维轮廓转换而来，而草图是构建轮廓最有效的工具，NX的草图是参数驱动二维图形，便于用户创建和编辑。序号参数名称参数含义1草图类型基于路径：选择曲线点法向平面创建草图2路径选择路径：选择曲线3平面位置位置：弧长百分比、弧长、通过点，指定草图穿过的弧线弧长：草图在曲线上的位置4平面方位垂直于路径、垂直于矢量、平行于矢量，确定草图平面的方位反转平面法向：使当前草图方向反转5草图方向确定草图坐标轴的方向2、知识准备-拉伸拉伸特征就是线串沿指定方向运动所形成的特征。序号参数名称参数含义1截面选择曲线：使用草图定义拉伸线串或绘制曲线作为线串2方向指定矢量：指定拉伸方向3限制开始和距离：指定拉伸起始位置的给定方式结束和距离：指定拉伸终止位置的给定方式4布尔指定布尔的运算方式，如合并、减去、相交、自动判断等5拔模指定拔模方式，如从起始限制、从截面等6偏置指定偏置方式，如单侧、两侧、对称7设置指定拉伸实体类型，如实体、片体等2、知识准备-旋转旋转命令是一个截面轮廓绕指定轴线旋转一定角度所形成的特征。序号参数名称参数含义1截面选择曲线：使用草图定义旋转截面或绘制旋转截面草图2方向指定矢量：指定旋转方向指定点：指定旋转轴通过点3限制开始和角度：指定旋转起始位置的给定方式结束和角度：指定旋转终止位置的给定方式4布尔指定布尔的运算方式，如合并、减去、相交、自动判断等5偏置指定偏置方式，如单侧、两侧、对称6设置指定拉伸实体类型，如实体、片体等2、知识准备-阵列阵列特征是指对几何特征进行一个或者多个的关联复制，并且按照一定的规律排列复制特征，而且阵列特征的所有实例都是相互关联的，可以通过编辑原特征的参数来改变所有的实例。序号参数名称参数含义1要形成阵列的特征选择特征：选择要阵列的几何特征2阵列定义布局：选择阵列特征的布局方式，如线性、圆形、多边形方向1：指定特征的阵列方向、阵列数量及间隔、数量及跨距，如需要在不同方向进行阵列，则可勾选方向2。3阵列方法有简单、变化、单个等3、任务实施步骤1：设置文件步骤2：绘制草图步骤3：创建旋转特征步骤4：创建拉伸特征步骤6：创建倒斜角特征步骤5：创建阵列特征任务五拓展训练1、任务描述机械装置一般由多个零部件组成,将各零部件按一定关系组合到一起的过程称为装配。在NXMCD装配过程中,零部件几何体被装配体所引用,而非将其复制到装配体中,因此装配体中的零部件始终与原几何体保持关联。本任务以磁耦合无杆气缸装配为例,演示NXMCD装配功能的实现过程。磁耦合无杆气缸由滑台底座、限位块、导杆、滑块组成。要求实现的仿真效果是,磁耦合无杆气缸零部件正确装配,滑块可以在导杆上运动。2、知识准备-添加组件

向装配体中引用已经存在的零件或者子装配体，如果新建文件模板时选择装配，进入系统后会自动激活“添加组件”命令。序号参数名称参数含义1要放置的部件选择部件：选择用于本次装配的组件打开：打开硬盘上的模型文件用于装配数量：重复装配的次数2位置组件锚点：所添加组件的默认基准点装配位置：用来设置组件在装配中的位置，如对齐、绝对坐标系-显示部件、绝对坐标系-工作部件、工作坐标系循环定向：用来重置组件在装配中的位置3放置移动：通过“点”对话框或坐标系操控器指定部件的方法约束：用于通过装配约束放置部件2、知识准备-装配约束装配约束是指在装配过程中,通过约束各组件的面、边、点等几何对象之间的装配关系,确定组件在装配中的相对位置。序号参数名称参数含义1类型约束接触对齐约束两个对象以使它们相互接触或对齐同心

约束两条圆边或椭圆以使中心重合并使边的平面共面距离

指定两个对象之间的3D距离固定

固定将对象固定在其当前位置平行

将两个对象的方向矢量定义为相互平行垂直

将两个对象的方向矢量定义为相互垂直对齐/锁定对齐不同对象中的两个轴，同时防止绕公共轴旋转等尺寸配对

约束具有等半径的两个对象胶合将对象约束到一起以使它们作为刚体移动中心使一个或两个对象处于一对对象的中间，或者使一对对象沿着另一对象并处于中间角度

指定两个对象之间的角度运动副或耦合副铰链副

沿着某一旋转轴约束两个对象滑动副

沿着某一线性轴约束两个对象柱面副

沿着可旋转线性轴约束两个对象球副沿共享点约束两个对象齿轮副

定义两个具有角度值之间运动副相对运动齿轮齿条副

定义一个线性运动副和旋转运动副之间的相对运动线缆副定义两个具有线性值之间运动副相对运动2要约束的几何体体方位：所选装配约束的子类型选择两个对象：用于选择进行约束的几何要素。3.任务实施本任务具体操作步骤视频请扫描二维码观看谢谢！项目二基本机电对象设置目录CONTENTS01物料收集器设置1020304物料收集器设置2冲压工作台仿真

斜面的设置05

拓展训练任务一物料收集器设置11、任务描述本任务以物料收集器实例演示刚体，碰撞体及对象源的设置。物料收集器主要由球体和收集盒组成，物料收集器模型如下图所示。要求实现的仿真效果：单击“播放”按钮，球体间隔2s自动掉落，且掉落的球体收集于物料盒内。图1.物料收集器模型2、知识准备-刚体刚体可使几何对象在物理系统的控制下运动,刚体可接受外力与扭矩力用来保证几何对象如同在真实世界中那样进行运动。任何几何对象只有添加了刚体组件才能受到重力或者其他作用力的影响例如定义了刚体的几何体受重力影响会落下。如果几何体未定义刚体对象，那么这个几何体将完全的静止。一个或多个几何体上只能添加一个刚体，刚体间不可产生交集。序号参数名称参数含义1刚体对象选择对象选择一个或者多个对象。所选择的对象将会生成一个刚体2质量和惯性矩质量属性一般来说尽可能的设置为“自动”。设置为“自动”后MCD将会根据几何信息自动计算质量。“用户定义”需要用户按照需要手工输入相对应的参数。质量质心：选择一个点作为刚体的质心指定对象的坐标：定义坐标系，此坐标系将作为计算惯性矩的依据质量：刚体“质心”的质量惯性矩定义惯性矩阵3初始平移速度平移速度为刚体定义初始平移速度的大小和方向4初始旋转速度旋转速度为刚体定义初始旋转速度的大小和方向5刚体颜色指定颜色：设置刚体的颜色；无：系统默认颜色6标记选择标记单：使用标记单对刚体进行标记选择标记表：使用标记表对刚体进行标记7名称定义刚体的名称2、知识准备-碰撞体碰撞体是机械组件的一类，它要与刚体一起添加到几何对象上才能触发碰撞。如果两个刚体相互撞在一起，除非两个对象都定义有碰撞体时物理引擎才会计算碰撞。在物理模拟中，没有碰撞体的刚体会彼此相互穿过。序号参数名称参数含义1碰撞体对象选择对象选择一个或多个几何体。将会根据所选择的所有几何体计算碰撞形状2形状碰撞形状选择碰撞形状的类型，不同类型会影响碰撞精度形状属性自动：系统自动计算碰撞形状的参数和尺寸手动：用户自定义碰撞形状的坐标系和尺寸3碰撞材料为碰撞体设定材料或者新建材料，以下属性参数取决于材料:静摩擦力，动摩擦力，恢复系数4类别碰撞体默认类别是“0”，“0”可以和任何其他类型的碰撞体，如果设置为其他类型，则相同类型的才能产生进行碰撞5碰撞设置碰撞时高亮显示：发生碰撞时，显示碰撞形状；碰撞时粘连：发生碰撞后，碰撞体连在一起碰撞后暂停：发生碰撞后，碰撞体暂停运动6名称定义碰撞体名称3、任务实施步骤1：设置刚体

如图所示，在机械组件里点击“刚体”选项卡，弹出刚体设置对话框，点击“选择对象”按钮，选择球体为刚体对象，“质量属性”选为“自动”，点击“颜色”按钮，为刚体选择颜色，并将名称修改为“球体”，完成上述操作后，点击“确定”按钮，完成刚体设置。3、任务实施步骤2：设置碰撞体在机械组件里点击“碰撞体”选项卡，弹出碰撞体设置对话框，点击“选择对象”按钮，选择物料盒的内表面为碰撞面，共有9个面，在碰撞形状下拉菜单中选择“网格”，如图所示。图2.碰撞面选择3、任务实施步骤3：设置对象源如图所示，在机械组件里点击“对象源”选项卡，弹出对象源设置对话框，点击“选择对象”按钮，选择步骤1设置的“球体”刚体，点击“触发”选项卡下拉菜单，选择“基于时间”，“时间间隔”设置为2s，“起始偏置”设置为0s，并将名称修改为“物料流”，完成上述步骤后，点击“确定”按钮，完成对象源设置。步骤4：仿真演示完成上述步骤后，MCD左侧机电导航器显示如图2-1-10所示，单击主页“播放”按钮，观察球体掉落仿真效果。任务二物料收集器设置21、任务描述本任务继续在任务一的基础上增加碰撞传感器来完成对象收集器的物流收集功能，具体模型如图所示。要求实现的仿真效果：单击“播放”按钮，球体自由掉落，落入物料盒内的球体在接触到左侧碰撞传感器后自动消失，实现物料回收仿真效果。图3.物料收集器模型22、知识准备-碰撞传感器碰撞传感器是指当碰撞发生的时候可以被激活输出信号的机电特征对象，可以利用碰撞传感器来收集碰撞事件。碰撞事件可以用来停止或触发某些操作。序号参数名称参数含义1类型触发：当检测到碰撞时，传感器触发状态变为true，否则为false交换：每次发生碰撞时，传感器触发状态与当前状态相反。2碰撞传感器对象选择对象选择碰撞传感器的几何对象3形状碰撞形状选择碰撞形状的范围:方块、球、直线、圆柱形状属性“自动”默认形状属性，自动计算碰撞形状“用户定义”要求用户输入自定义的参数指定坐标系为当前的碰撞形状指定坐标系4类别碰撞体之间是否发生碰撞取决于类别的设定:只有定义了起作用类别中的两个或多个几何体才会发生碰撞。注意:0代表与所有类别的碰撞体都会发生碰撞。如果在一个场景中有很多个几何体，利用类别将会减少计算几何体是否会发生碰撞的时间5名称定义碰撞传感器的名称2、知识准备-对象收集器对象收集器可以使对象源生成的对象消失。当对象源生成的对象与对象收集器发生碰撞时，就会消除这个对象。需要注意，使用对象收集同样需要先设置一个碰撞传感器，当传感器检测到碰撞发生时，触发对象消除。序号参数名称参数含义1选择碰撞传感器选择碰撞传感器的几何对象2收集源任意：收集任何对象源生成的对象仅选定的：只收集指定的对象源生成的对象。在该选项区域中还有“选择对象源”选项，其含义是：只有选定的对象源生成的对象可以被这个对象收集器收集3名称定义对象收集器的名称3、任务实施步骤1：设置碰撞传感器在电气组件里，点击“碰撞传感器”选项卡，弹出碰撞传感器设置对话框，点击“类型”下拉菜单，选择“触发”选项，点击“选择对象”按钮，选择物料盒左侧碰撞传感器模型，碰撞形状选择“方块”，形状属性选择“自动”，点击“类别”选项，输入为0，并将名称修改为“碰撞传感器”，点击“确定”按钮，完成碰撞传感器设置，如图所示。3、任务实施步骤2：设置对象收集器在机械组件里，点击“刚体”选项卡下拉菜单，选择“对象收集器”选项卡，弹出对象收集器设置对话框，点击“选择碰撞传感器”，选择步骤1设置的碰撞传感器，点击“源”下拉菜单，选择“任意”选项，并将名称修改为“对象收集器”，点击“确定”按钮，完成对象收集器设置。步骤3：仿真演示单击主页“播放”按钮，当落入到物料盒中的球体逐渐增多时，个别球体与左侧碰撞传感器接触，接触瞬间球体消除，观察物料收集器收集物料运行情况。物料收集器设置完成后的机电导航器如图所示任务三冲压工作台仿真1、任务描述本任务以简易冲压工作台实例演示对象变换器的设置。如图所示，冲压工作台主要由冲头、工作台及冲压工件组成。要求实现的仿真效果：单击“播放”按钮，冲头自由掉落，冲头接触工件后，工件形状发生变化。图4.冲压工作台模型2、知识准备-对象变换器对象变换器可以模拟运动对象外观的改变，如模拟加工物料与加工成品之间的外形变化。需要注意:使用对象变换器需要先设置对象变换的触发事件。例如设置一个碰撞传感器，当传感器检测到碰撞发生时，触发对象变换，使物料外形发生改变。序号参数名称参数含义1选择碰撞传感器选择碰撞传感器的几何对象2变换源任意：变换任何对象源生成的对象仅选定的：只变换指定的对象源生成的对象。在该选项区域中还有“选择对象源”选项，其含义是：只有选定的对象源生成的对象可以被这个对象变换器改变3变换为选择刚体：选择变换之后的刚体激活或者取消每次激活是执行一次4名称定义对象变换器的名称3、任务实施步骤1：设置刚体如图所示，在机械组件里，点击“刚体”选项卡，弹出刚体设置对话框，点击“选择对象”按钮，选择冲头模型，点击“质量属性”下拉菜单选择“自动”选项，刚体颜色选择为“绿色”，并修改名称为“冲头”，点击“确定”按钮完成冲头刚体设置。按照以上方法依次设置“工件冲压前”刚体、“工件冲压后”刚体。3、任务实施步骤2：设置碰撞体在机械组件里，点击“碰撞体”选项卡，弹出碰撞体设置对话框，点击“选择对象”按钮，选择工作台模型，点击“碰撞形状”下拉菜单，选择“方块”选项，“形状属性”下拉菜单，选择“自动”选项，点击“类别”选项卡，输入0，并将名称修改为“工作台”，点击“确定”按钮，完成碰撞体设置。按照以上方法完成工件冲压前后的碰撞体设置，如图所示。3、任务实施步骤3：设置对象源在机械组件里，点击“对象源”选项卡，弹出对象源设置对话框，点击“选择对象”选项卡，选择冲压前工件模型，点击“触发”下拉菜单，选择“每次激活时一次”选项，并修改名称为“工件”，点击“确定”按钮，完成对象源设置，如图所示。步骤4：设置碰撞传感器在电气组件里，点击“碰撞传感器”选项卡，弹出碰撞传感器设置对话框，点击“类型”下拉菜单，选择“触发”选项，点击“选择对象”按钮，选择冲头模型，碰撞形状选择“凸多面体，点击“类别”选项，输入为0，并将名称修改为“碰撞传感器”，点击“确定”按钮，完成碰撞传感器设置，如图所示。3、任务实施步骤5：设置对象变换传感器点击“对象变换器”选项卡，弹出对象变换器设置对话框，点击“选择碰撞传感器”选项卡，选择步骤4设置的碰撞传感器，点击“源”下拉菜单，选择“任意”选项，点击“选择刚体”选项卡，选择冲压后工件模型，并修改名称为“对象变换器”，完成对象变换器设置，如图所示。步骤6：仿真演示单击主页“播放”按钮，冲头刚体自由掉落，当冲头接触到冲压工件时，冲压工件变换为冲压后形状，观察仿真运行情况。由于未设置运动副，冲头掉落后无法复位，关于运动副设置，请参考后续项目三学习。。任务四斜面的设置1、任务描述本任务以斜面滑台实例演示碰撞材料的设置。斜面滑台主要由斜面和滑块组成，斜面滑台模型如图5所示。要求实现的仿真效果：单击“播放”按钮，滑块A和滑块B分别从各自斜面滑下，观察滑块A和滑块B的滑行距离，进而验证不同碰撞材料的设置对物体运动的影响。图5.冲压工作台模型2、知识准备-碰撞材料如图所示，在NXMCD中，碰撞材料是一种用于定义物理对象间相互作用属性的关键元素。它通过设置特定的摩擦系数和恢复参数，精确控制仿真中物体碰撞时的动态行为。序号参数名称参数含义1属性动摩擦系数：决定物体相对运动时的阻力大小滚动摩擦系数：影响物体从静止到运动的临界力恢复系数：表征碰撞后能量反弹的程度（例如，恢复系数为0表示完全非弹性碰撞，1表示完全弹性碰撞）2名称定义碰撞材料的名称3、任务实施步骤1：设置刚体在机电概念设计界面，依次将“滑块A”和“滑块B”设置成刚体，设置方法参考任务一，此处不再赘述。步骤2：设置碰撞材料如图所示，在机电概念设计界面左侧的机电导航器里右击“材料”选项卡，选择“新建”选项菜单下的“碰撞材料”，弹出碰撞材料设置对话框，在“属性”菜单下，输入“动摩擦”为0.3，“滚动摩擦系数”为0，“恢复系数“为0.01，并将名称修改为“低摩擦材料”。按照上述方法，再次新建“碰撞材料”，并将“动摩擦”改为0.4，其他参数不变，将名称改为“高摩擦材料”3、任务实施步骤3：设置碰撞体在机械组件里，依次设置“底板”、滑块A、滑块B、斜面A及斜面B四个碰撞体，并将滑块A和斜面A的碰撞材料选为“低摩擦材料”，将滑块B和斜面B的碰撞材料选为“高摩擦材料”，设置方法参考任务一碰撞体设置，此处不再赘述。步骤4：仿真演示单击主页“播放”按钮，滑块A和滑块B同时下滑，由于滑块A和斜面A选择的时低摩擦材料，因此滑块A滑行的距离明显长于滑块B，具体仿真运行情况如图所示。任务五拓展训练1、任务描述本任务以任务二物料收集器为对象，要求实时观察物料收集器中碰撞传感器的实时状态、对象源复制个数及物料盒属性等参数，并运用快照功能记录两个仿真节点。2、知识准备-运行时察看器

1）实时参数监测用户可将MCD对象（如传感器信号、刚体运动参数、柔性带速度等）添加到查看器中，在仿真运行时动态显示数值变化。2）数据可视化与分析支持对整型、双精度型参数生成动态曲线图，直观展示参数随时间的变化趋势。3）数据导出与录制提供数据导出功能，允许将监测的参数值保存为外部文件（如CSV），用于后续分析或报告生成。同时支持录制仿真片段，便于回溯关键状态。4）快照恢复与状态管理可创建系统状态的快照（如特定时间点的柔性带节点位置），并在仿真中随时恢复至该快照状态，避免重复运行整个仿真流程以验证局部逻辑谢谢！项目三基本运动副设置目录CONTENTS01门栓设置020304手摇滑台设置关节轴承设置

冰壶设置05

铅笔绘图设置06

拓展训练任务一门栓设置1、任务描述本任务以门栓为例,演示固定副、柱面副的设置过程。门栓主要由门栓把手、门栓底座及锁座组成。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,利用鼠标拖动门栓把手,使门栓可以滑动和旋转,并进行限位控制。

门栓模型2、知识准备-固定副固定副是将一个构件固定在另一个构件上的运动副,被固定副约束的构件的自由度为零。固定副的应用有两种情况:一是将构件固定在大地上,使其作为其他构件的参考构件;二是将两个构件固定在一起,使它们共同运动。序号参数名称参数含义1刚体选择连接件选择需要添加固定副约束的刚体选择基本件选择用于固定连接件的刚体，如果不进行选择，则默认基本件为大地3名称设置固定副的名称2、知识准备-柱面副柱面副是指在两个构件之间创建一个具有两个自由度的运动副,被柱面副约束的构件既能绕指定轴线方向做旋转运动,又能做平移运动。序号参数名称参数含义1刚体选择连接件选择需要添加柱面副约束的刚体选择基本件选择连接件连接的刚体，选定后，连接件将绕其旋转和平移；如果不进行选择，则默认基本件为大地2参数指定轴矢量指定连接件绕其旋转和平移的矢量方向指定锚点指定连接件绕其旋转的锚点起始角：在未开始仿真时，连接件的起始角度指定锚点：在未开始仿真时，连接件的起始位置3限制线性设置连接件沿轴矢量滑动的位置范围上限：设置连接件滑动的最大位移下限：设置连接件滑动的最小位移角度设置连接件沿轴矢量旋转的位置范围上限：设置连接件旋转的最大角度下限：设置连接件旋转的最小角度4名称设置柱面副的名称3、任务实施步骤1：设置基本机电对象

打开“门栓模型.prt”,将其中的门栓把手、门栓底座设置为刚体,并将接触表面设置为碰撞体。步骤2：设置固定副在机械组件中单击“基本运动副”选项卡,在弹出的“基本运动副”对话框中,选择“固定副”,“选择连接体”参数选择门栓底座,“选择基本体”参数设置为空,将固定副命名为“门栓底座_固定副”,最后单击“确定”按钮,完成固定副设置3、任务实施步骤3：设置柱面副打开“基本运动副”对话框,选择“柱面副”,“选择连接体”参数选择门栓把手,“选择基本体”参数选择门栓底座,“指定轴矢量”选择垂直于门栓把手轴的端面,矢量方向为门栓把手缩回方向,“指定锚点”选择门栓把手的轴端面圆弧,勾选“限制”参数复选框,“线性”“上限”参数设置为20mm,“线性”“下限”参数设置为0,“角度”“上限”参数设置为80°,“角度”“下限”参数设置为0,其他参数选择默认值,将柱面副命名为“门栓_门栓底座_柱面副”,完成柱面副设置,单击“确定”按钮3、任务实施步骤4：仿真演示单击主页“播放”按钮,拖动门栓把手,对其进行平移和旋转,观察门栓运动仿真效果。任务二手摇滑台设置1、任务描述本任务以手摇滑台为例,演示铰链副、滑动副及螺旋副的设置过程。手摇滑台主要由手轮、联轴器、滑台底座、丝杠、滑台组成。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,利用鼠标拖动手轮实现旋转,驱动滑台做直线运动,并可实现滑台限位控制。手摇滑台模型2、知识准备-铰链副铰链副是指在两个构件之间创建一个自由度的运动副,被铰链副约束的构件只能绕轴线做旋转运动。序号参数名称参数含义1刚体选择连接件选择需要添加铰链副约束的刚体选择基本件选择连接件连接的刚体，选定后，连接件将绕其旋转；如果不进行选择，则默认基本件为大地2轴和角度指定轴矢量指定连接件绕其旋转的矢量方向指定锚点指定连接件绕其旋转的锚点起始角：在未开始仿真时，连接件的起始角度3限制上限设置连接件旋转的最大角度下限设置连接件旋转的最小角度4名称设置铰链副的名称2、知识准备-滑动副滑动副是指在两个构件之间创建一个自由度的运动副,被滑动副约束的构件只能沿轴线做直线运动。序号参数名称参数含义1刚体选择连接件选择需要添加滑动副约束的刚体选择基本件选择连接件连接的刚体，选定后，连接件将沿其平移；如果不进行选择，则默认基本件为大地2轴和偏置指定轴矢量指定连接件平移的矢量方向偏置在未开始仿真时，连接件的起始位置3限制上限设置连接件平移的最大位移下限设置连接件平移的最小位移4名称设置滑动副的名称2、知识准备-螺旋副滑动副是指在两个构件之间创建一个自由度的运动副,被滑动副约束的构件只能沿轴线做直线运动。序号参数名称参数含义1刚体选择连接件选择需要添加螺旋副约束的刚体选择基本件选择连接件连接的刚体，选定后，连接件将沿其做螺旋运动；如果不进行选择，则默认基本件为大地2参数指定轴矢量指定连接件绕其旋转的矢量方向指定锚点指定连接件绕其旋转的锚点螺距设置螺旋运动的螺距4名称设置螺旋副的名称3、任务实施步骤1-2：设置基本机电对象和固定副打开“手摇滑台模型.prt”,依次将其中的滑台、滑台底座、手轮、丝杠、联轴器设置为刚体。依次将滑台底座与大地设置为固定副,将联轴器和手轮设置为固定副,将丝杠和联轴器设置为固定副。步骤4：设置滑动副在机械组件中单击“基本运动副”选项卡,在弹出的“基本运动副”对话框中,选择“铰链副”,“选择连接体”参数选择手轮,“选择基本体”参数设置为空,“指定轴矢量”参数选择手轮轴线方向,“指定锚点”参数选择轴端面圆心,将铰链副命名为“手轮_铰链副”,最后单击“确定”按钮,完成铰链副设置步骤3：设置铰链副打开“基本运动副”对话框,选择“滑动副”,“选择连接体”参数选择滑台,“选择基本体”参数选择滑台底座,在“指定轴矢量”中选择滑台端面,矢量方向为滑台向上运动方向,勾选“限制”参数复选框,“上限”参数设置为120mm,“下限”参数设置为-130mm,其他参数选择默认值,将滑动副命名为“滑台_滑台底座_滑动副”,最后单击“确定”按钮,完成滑动副设置3、任务实施步骤5：设置螺旋副打开“基本运动副”对话框,选择“螺旋副”,“选择连接体”参数选择滑台,“选择基本体”参数选择丝杠,在“指定轴矢量”参数中选择丝杠远离手轮的端面,矢量方向选为默认,在“指定锚点”参数中选择该端面圆心,“螺距”设置为10mm,其他参数选择默认值,将螺旋副命名为“滑台_丝杠_螺旋副”,最后单击“确定”按钮,完成螺旋副设置。3、任务实施步骤6：仿真演示单击主页“播放”按钮,拖动手轮,对其进行沿顺时针或逆时针方向旋转,观察手摇滑台运行仿真情况。任务三关节轴承设置1、任务描述本任务以关节轴承为例,演示球面副的设置过程。关节轴承主要由轴承座和球杆组成。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,利用鼠标拖动球杆,球杆可以在轴承座中进行360°旋转。关节轴承模型2、知识准备-球副球面副是指在两个构件之间创建一个仅能转动的运动副,允许有三个旋转自由度,分别是杆件的两个自由度及杆件连接球状关节的一个自由度。序号参数名称参数含义1刚体选择连接件选择需要添加球副约束的刚体选择基本件选择连接件连接的刚体；如果不进行选择，则默认基本件为大地2锚点指定锚点指定连接件绕其旋转的锚点3名称设置球副的名称3、任务实施步骤1：设置基本机电对象及固定副打开“关节轴承模型.prt”,依次将轴承座、球杆设置为刚体,将轴承座和球杆相对运动产生干涉的区域设置为碰撞体,并将轴承座与大地设置为固定副。步骤2:设置球面副在机械组件中单击“基本运动副”选项卡,在弹出的“基本运动副”对话框中,选择“球面副”,“选择连接体”参数选择球杆,“选择基本体”参数选择轴承座,“指定锚点”参数选择球杆端面球心,将球面副命名为“球杆_轴承座_球面副”,最后单击“确定”按钮,完成球面副设置。3、任务实施步骤3：仿真演示单击主页“播放”按钮,拖动球杆,对其进行沿顺时针或逆时针方向旋转,观察运行仿真情况。任务四冰壶设置1、任务描述本任务以冰壶运动中的冰壶为例,演示平面副的设置过程。冰壶运动是冬奥会的正式比赛项目,深受大家喜爱。冰壶主要由壶体和手柄组成,要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,利用鼠标拖动冰壶手柄,冰壶即可在冰面上做无规则运动。冰壶模型2、知识准备-平面副平面副是指在两个构件之间创建两个平移自由度和一个旋转自由度的运动副。它连接的构件可以在接触表面上做滑动和旋转运动。平面副不能作为运动驱动,创建平面副时,由定义的原点和矢量方向共同确定接触表面。序号参数名称参数含义1刚体选择连接件选择需要添加平面副约束的刚体选择基本件选择连接件连接的刚体；如果不进行选择，则默认基本件为大地2法向轴指定轴矢量指定垂直于连接两个刚体的平面矢量3名称设置平面副的名称3、任务实施步骤1：设置碰撞材料打开“冰壶模型.prt”,在机械组件中单击“碰撞体”选项卡,选择“碰撞材料”命令,在弹出的“碰撞材料”对话框中设置“动摩擦”参数为0.05,其他参数选择默认值,将碰撞材料命名为“低摩擦材料”,最后单击“确定”按钮,完成碰撞材料设置,步骤2：设置基本机电对象和固定副在机电概念设计界面,依次将冰壶、冰面设置为刚体,将冰壶与冰面的接触面设置为碰撞体,碰撞材料选择低摩擦材料,并将冰面与大地设置为固定副。在机械组件中单击“基本运动副”选项卡,在弹出的“基本运动副”对话框中选择“平面副”,“选择连接体”参数选择冰壶,“选择基本体”参数选择冰面,“指定轴矢量”参数选择竖直向上,将平面副命名为“冰壶_冰面_平面副”,最后单击“确定”按钮,完成平面副设置。步骤3：设置平面副3、任务实施步骤4：仿真演示单击主页“播放”按钮,利用鼠标拖动冰壶做无规则运动,观察冰壶运行仿真情况。任务五铅笔绘图设置1、任务描述本任务以铅笔绘制矩形为例,演示点在线上副的设置过程。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,利用鼠标拖动铅笔沿着矩形轨迹运行。铅笔绘图模型2、知识准备-点在线上副点在线上副是使构件上的一点始终沿一条曲线运动的一种基本运动副,曲线可以是草图中的曲线,也可以是空间中的曲线。序号参数名称参数含义1刚体选择连接件选择需要添加点在线上副副约束的刚体2曲线和点选择曲线或代理对象用于选择刚体移动的曲线轨迹指定零位置点用于选择刚体在曲线上移动的零位置点偏置当未进行仿真时，连接件的起始位置3名称设置点在线上副的名称3、任务实施步骤1：设置基本机电对象及平面副打开“铅笔绘图模型.prt”,将铅笔设置成刚体,打开“平面副”对话框,“选择连接体”参数选中铅笔,“选择基本体”参数设置为空,“指定轴矢量”选择竖直向上,其他参数选择默认值,将运动副命名为“铅笔_平面副”,最后单击“确定”按钮,完成基本机电对象和平面副设置。步骤2：设置点在线上副打开“点在线上副”对话框,“选择连接体”参数选中铅笔,“选择曲线或代理对象”参数选中矩形轨迹,“指定零位置点”选择铅笔与轨迹交点,其他参数选择默认值,将点在线上副命名为“铅笔_点在线上副”,最后单击“确定”按钮,完成点在线上副设置。3、任务实施步骤3：仿真演示单击主页“播放”按钮,利用鼠标拖动铅笔沿着矩形轨迹运动,观察铅笔运行仿真情况。任务六拓展训练1、任务描述本任务以圆柱在固定参考轮廓上滚动为例,演示线在线上副的设置过程。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,利用鼠标拖动圆柱在固定参考轮廓上滚动。圆柱滚动模型2、知识准备-线在线上副线在线上副是可以约束两个构件的一组曲线相切并接触，在运动过程中两参考曲线始终保持接触，不可脱离。使用线在线上副可以模拟凸轮机构的运动。序号参数名称参数含义1刚体选择连接件选择需要添加线在线上副约束的刚体2曲线和点曲线1用于选择连接件上的参考轨迹曲线2用于指引连接件运动的导向曲线或代理曲线指定零位置点用于指定连接件相对导向曲线的参考零点偏置当未进行仿真时，连接件的起始位置3名称设置线在线上副的名称谢谢！项目四执行器与传感器设置目录CONTENTS01活塞运动设置020304简易传送带设置1简易传送带设置2拓展训练任务一活塞运动设置1、任务描述本任务以活塞模型运动演示速度控制的设置过程。活塞由活塞缸、活塞杆、物料和活塞缸固定板组成,其模型如图1所示。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,活塞杆以一定速度推动物料向前运动,活塞杆运动到设定位置后自动停止。图1.活塞缸模型2、知识准备-速度控制速度控制用于驱动运动副以特定速度运动，如铰链副、滑动副等，使模型中的刚体以设定的角速度或线速度持续运动，从而模拟机电系统中执行机构的动态行为。需要注意，速度控制必须绑定到运动副上，通过约束部件的自由度实现可控运动。序号参数名称参数含义1选择对象选择一个已创建的运动副，如滑动副、铰链副等2轴类型线性：定义运动方向为直线平移，如气缸伸缩、传送带直线运动旋转：定义运动为旋转运动，如电机旋转3速度设定运动副的目标速度4图形视图勾选“限制加速度”后，在图形框中显示运动过程的速度变化曲线5名称定义速度控制对象名称3、任务实施步骤1：设置基本机电对象和基本运动副在机械组件里，点击“刚体”选项卡，依次将物料和活塞杆设置为刚体，点击“碰撞体”选项卡，依次将物料、活塞杆和活塞缸固定板设置为碰撞体，如图所示。点击“基本运动副”选项卡，设置活塞杆滑动副，设置结果如图所示。需要注意，由于活塞缸并未参与仿真运动，因此未设置刚体和碰撞体。3、任务实施步骤2：设置速度控制在电气组件里，点击“速度控制”选项卡，弹出速度控制设置对话框，点击“选择对象”按钮，选择步骤1创建的滑动副，在“速度”选项卡下，输入“10”，“名称”默认自动生成，点击“确定”按钮，完成速度控制设置，如图所示。3、任务实施步骤3：仿真演示单击主页“播放”按钮，活塞杆缓慢推出，带动物料向前运动，观察仿真运动效果如图2所示。图2.活塞运动仿真效果任务二简易传送带设置11、任务描述本任务使用简易传送带演示传输面和位置控制设置。简易传送带工作站由物料、传送带、迷你气缸活塞、距离传感器、物料挡块及物料盒组成，工作站模型如图3所示。要求物料沿传送带自动移动，但物料输送至气缸活塞处，气缸活塞推出将物料推至物料盒内。图3.物料搬运模型2、知识准备-传输面传输面是具有将所选平面转化为“传送带”的一种机电“执行器”特征。一旦有其它物体放置在传输面上，此物体将会按照传输面定义的速度和方向被运输到其它位置。传输面的运动可以是直线，也可以是圆，具体通过用户的设置而定。需要注意，传输面必须是一个平面和碰撞体，即它与碰撞体相配合使用，并且一一对应。2、知识准备-传输面序号参数名称参数含义1选择面选择一个平面作为传输面运动类型：直线指定矢量指定传输面的传输方向平行指定在传输方向上的速度大小垂直指定在垂直于传输方向上的速度大小起始位置传输面运动起始位置的数据2运动类型：圆中心点选择一个点作为圆弧运动的圆心中间半径圆弧运动中间半径中间速度圆弧运动中间速度起始位置圆弧运动起始位置的数据3名称定义传输面的名称2、知识准备-位置控制位置控制是一种核心执行器功能，用于驱动运动副。位置控制通过为运动副设定目标位置和运动速度，驱动刚体从初始位置按设定轨迹移动到终点位置，并在到达后停止。与速度控制不同，位置控制需明确指定终点位置和移动速度，运动完成后自动停止，适合需精确定位的场景。序号参数名称参数含义1选择对象选择一个已创建的运动副，如滑动副2轴类型线性：控制平移运动，如气缸推杆旋转：控制角度运动，如电机转轴3约束目标设定运动副需到达的终点位置速度设定移动过程的恒定速度4图形视图勾选“限制加速度”后，在图形框中显示运动过程的速度变化曲线5名称定义位置控制对象名称3、任务实施步骤1：设置基本机电对象和基本运动副在机械组件里，点击“刚体”选项卡，依次将物料、迷你气缸活塞和距离传感器设置为刚体，点击“碰撞体”选项卡，依次将物料、物料盒、迷你气缸活塞、物料挡块、传送带和距离传感器设置为碰撞体，点击“基本运动副”选项卡，设置迷你气缸活塞滑动副，设置结果如图所示3、任务实施步骤2：设置传输面在电气组件里，点击“传输面”选项卡，弹出传输面设置对话框，点击“选择面”按钮，选择传送带表面为传输面，运动类型选择“直线”，点击“指定矢量”下拉菜单，选择垂直于物料表面矢量方向为运动正方向，如图所示。在“速度”选项卡下，输入平行速度“50”，其他值默认为“0”，将名称修改为“传输面”，点击“确定”按钮完成传输面设置，如图所示。3、任务实施步骤3：设置位置控制在电气组件里，点击“位置控制”选项卡，弹出位置控制设置对话框，点击“选择对象”按钮，选择步骤1创建的滑动副，在“约束”选项卡下，输入目标位置为“60”，速度为“100”，名称选择默认，点击“确定”按钮完成设置。按照上述步骤，在创建一个位置控制，将目标位置改为“0”，其他参数不变，设置效果如图所示。步骤4：仿真演示单击主页“播放”按钮，观察简易传送带运行状态，仿真效果如图所示。任务三简易传送带设置21、任务描述本任务在任务二的基础上增设距离传感器、限位开关和位置传感器，距离传感器一般固定于传送带末端，用来检测物料至传送带末端的距离，位置传感器可固定于迷你气缸活塞上，用于检测气缸推杆推出的距离。限位开关用来限制迷你气缸活塞的伸出距离。2、知识准备-距离传感器距离传感器用于检测对象与传感器之间距离的传感器，附加到刚体上，距离传感器提供从传感器到距离最近的碰撞体的距离反馈，也可以创建在一个固定的位置来检测一个固定的区域。序号参数名称参数含义1选择对象选择距离传感器所依附的刚体。如果距离传感器的位置在仿真的过程中不会发生改变，这里则不需要指定对象2指定点指定用来测量距离的起点3指定矢量指定测量的方向4开口角度设置测量范围的开启角度5范围设置测量的距离2、知识准备-限位开关限位开关可以检测对象的位置、力、扭矩、速度和加速度等是否在设定的范围内。若在范围之内，限位开关输出false;若超出这个范围，则输出true。序号参数名称参数含义1选择对象

选择任意机电对象，若选择的机电对象中存在各运行时参数，这些参数将出现在下方参数名称的列表中2参数列表机电对象在仿真过程中的参数名称3启用下限勾选该项后，设置下限触发值4启用上限勾选该项后，设置上限触发值2、知识准备-位置传感器位置传感器用于监测运动副或位置控制器的实时位移或角度，反馈线性位置或旋转角度等数据。一般情况下，位置传感器与限位开关搭配使用。序号参数名称参数含义1选择轴选择位置传感器所要观察的运动副2轴类型线性或角度3、任务实施步骤1：设置距离传感器在电气组件里，点击“距离传感器”选项卡，弹出距离传感器设置对话框，点击“选择对象”按钮，选择距离传感器刚体，点击“指定点”按钮，选择距离传感器中心点，点击“指定矢量”按钮，选择传感器检测方向，输入开口角度为“0”，范围为“200”，并修改名称为“距离传感器”，点击“确定”按钮，完成距离传感器设置，如图所示。3、任务实施步骤2：设置限位开关在电气组件里，点击“限位开关”选项卡，弹出限位开关设置对话框，点击“选择对象”按钮，选择迷你气缸活塞滑动副，点击“参数名称”下拉菜单，选择“位置”选项，勾选“启用下限”方框，输入上限为“60”，并修改名称为“限位开关”，点击“确定”按钮，完成限位开关设置，如图所示。3、任务实施步骤3：设置位置传感器在电气组件里，点击“位置传感器”选项卡，弹出位置传感器设置对话框，点击“选择轴”按钮，选择迷你气缸活塞滑动副，并修改名称为“位置传感器”，点击“确定”按钮，完成位置传感器设置，如图所示。3、任务实施步骤4：仿真演示在机电导航器中，右键点击“位置传感器”选项卡，在弹出的菜单中选择“添加察看器”，按照上述操作依次将“限位开关”和“距离传感器”添加至察看器。点击主页“播放”按钮运行仿真，点击“运行时察看器”选项卡，监测各传感器实时监测数据，运行效果如图所示。任务四拓展训练1、任务描述本任务以简易传送带实例演示2D激光扫描仪的设置。当传送带将物料输送至2D激光扫描仪正下方时，激光扫描仪对物料进行扫描，扫描到的具体数据可在运行察看器中进行实时显示，仿真模型如图所示。图4.带激光扫描仪工作站模型2、知识准备-2D激光扫描仪在NXMCD中的2D激光扫描仪是一种基于虚拟仿真的传感器模块，用于模拟真实激光扫描仪在机电系统中的检测、测量和监控功能。它通过非接触式测距原理生成二维点云数据，为虚拟调试和数字孪生提供关键的环境感知能力。序号参数名称参数含义1扫描仪体选择扫描仪模型2指定方位定义激光束的扫描方向3保护区范围设定扫描仪有效工作宽度，超出此宽度的点云数据将被忽略4扫描角度激光束的旋转扫描范围，值越大，扫描动态范围越广5角度分辨率激光束的角度采样间隔，决定点云密度6光束发散定义激光束的疏密7扫描循环时间定义循环扫面的时间间隔8名称定义2D激光扫描仪对象名称3、任务实施实施过程见二维码谢谢！项目五约束和耦合副设置目录CONTENTS01按钮设置020304双料入盒设置减速器设置齿轮齿条设置05凸轮推杆机构设置06拓展训练任务一按钮设置1、任务描述本任务以按钮模型演示弹簧阻尼器的设置过程。按钮模型如图1所示,它由按钮和按钮外壳组成。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮后,按下鼠标,按钮随即被按下,松开鼠标,按钮自动复位。图1.按钮模型2、知识准备-弹簧阻尼器弹簧阻尼器是一种用于模拟物理系统中弹性与阻尼效应的关键约束工具，主要作用于运动副，如滑动副、铰链副等，通过施加力或力矩控制机械组件的动态行为。序号参数名称参数含义1选择轴运动副选择一个已创建的滑动副或铰链副2参数弹簧常数定义弹簧的旋转刚度阻尼定义旋转运动的阻尼系数，抑制旋转速度过快或振荡松弛位置弹簧扭矩为零时的基准角度位置，在无外力时系统会自动向此角度复位。比如松弛位置设为0°，若当前角度为30°，则弹簧产生复位扭矩3名称定义弹簧阻尼器对象名称3、任务实施步骤1：设置基本机电对象和基本运动副在机械组件中，依次为“按钮”和“按钮外壳”设置刚体，并依次设置“滑动副”和“固定副”设置结果如图所示。3、任务实施步骤2：设置弹簧阻尼器在机械组件里，点击“更多”选项卡，弹出下拉菜单中选择“弹簧阻尼器”选项，弹出弹簧阻尼器设置对话框，点击“选择轴运动副”按钮，选择步骤1创建的滑动副，并在“弹簧常数”输入框内输入“0.6”，在“阻尼”输入框内输入“0.2”，在“松弛位置”输入框内输入“-2”，点击“确定”按钮，完成弹簧阻尼器设置，如图5-1-4所示。需要注意，之所以松弛位置输入的是负数，是因为滑动副的正方向是向下的。3、任务实施步骤3：仿真演示单击主页“播放”按钮，活塞杆缓慢推出，带动物料向前运动，观察仿真运动效果如图所示。图2.按钮仿真效果任务二双料入盒设置1、任务描述本任务使用双料入盒模型演示断开约束和防止碰撞的设置过程。双料入盒模型由方块1、方块2和物料盒组成,如图2所示。现将方块1固定于物料盒内,施加一定外力,使方块1自动断开约束,并为两方块进行防止碰撞设置,观察双料入盒的运行仿真效果。图2.双料入盒模型2、知识准备-断开约束断开约束用于定义运动副的失效条件。当运动副受到的力或扭矩超过预设的最大值时，该运动副将暂时失去约束作用，使原本被约束的刚体恢复自由运动。失效后运动副在当前仿真周期内不再约束刚体，直至仿真重置。序号参数名称参数含义1选择对象选择一个已创建的运动副2约束断开模式定义断开方式为力或扭矩最大幅值定义断开约束需要的力或扭矩的值3方向若勾选“固定”选项，仅检测指定方向上的力/扭矩4名称定义断开约束对象的名称2、知识准备-防止碰撞防止碰撞用于强制排除两个指定几何体之间的碰撞检测，如刚体、碰撞体或碰撞传感器等，避免非预期的物理接触干扰仿真结果。不受全局碰撞类别设置限制，可针对特定对象对单独处理。序号参数名称参数含义1碰撞对选择两个实体，如刚体、碰撞体或碰撞传感器等2名称定义防止碰撞对象的名称3、任务实施步骤1：设置基本机电对象和基本运动副在机械组件里，依次将方块1、方块2和物料盒设置为“刚体”和“碰撞体”，并为方块1和物料盒依次设置“固定副”，如图所示。在机械组件里，点击“更多”选项卡，弹出下拉菜单中选择“断开约束”选项，弹出断开约束设置对话框，点击“选择对象”按钮，选择“方块1_物料盒FJ（1）”固定副，在“断开模式”下拉菜单里选择“力”，并在“最大幅值”输入框内，输入“4”，点击“确定”按钮，完成断开约束设置，如图所示。步骤2：设置断开约束3、任务实施步骤2：设置防止碰撞在机械组件里，点击“防止碰撞”选项卡，弹出“防止碰撞”设置对话框，点击“选择第一个体”按钮，选择“方块1”刚体，点击“选择第二个体”按钮，选择“方块2”刚体，并修改名称为“防止碰撞”，点击“确定”按钮，完成防止碰撞设置，如图所示。3、任务实施步骤4：仿真演示单击主页“播放”按钮，鼠标左键拖动方块1，当施加的力超过设定值后，方块1的固定副自动断开，方块1离开物料盒，方块1固定副失效；当鼠标左键拖动方块2撞向方块1时，两个碰撞体互相穿透，防止发生碰撞。任务三减速器设置1、任务描述本任务使用减速器模型演示齿轮副的设置过程。减速器模型由主动轮、中间轮、从动轮及齿轮箱组成,如图3所示。现为输入轴施加驱动,使输入轴通过齿轮传动驱动输出轴运转。图3.减速器模型2、知识准备-齿轮副齿轮副是指两个相啮合的齿轮组件组成的基本结构，它能够传递运动和动力。齿轮副通过约束两个轴运动副之间的运动关系，使它们以固定传动比传递旋转或线性运动。需要注意，齿轮副仅定义运动学关系，不计算齿轮齿间的摩擦力或接触应力，属于理想化运动约束。序号参数名称参数含义1选择主对象选择一个轴运动副，如铰链副2选择从对象选择一个轴运动副，且从对象必须是与主对象同类型的轴运动副，否则无法建立耦合3约束4滑动齿轮副允许轻微的滑动，如带传动5名称定义齿轮副的名称3、任务实施步骤1：设置齿轮副在机械组件里，点击“更多”选项卡下拉菜单，选择“齿轮”选项卡，弹出齿轮副设置对话框，点击“选择主对象”按钮，选择“主动轮刚体”，点击“选择从对象”按钮，选择“中间轮”刚体，并在“主倍数”输入框内，输入“4”，“从倍数”输入框内，输入“1”，并修改名称为“减速比1”，点击“确定”按钮，完成齿轮副设置，如图所示。按照以上方法，完成“减速比2”齿轮副设置，其中“选择主对象”和“选择从对象”分别为“中间轮”刚体和“从动轮”刚体，“主倍数”和“从倍数”分别输入“5”和“2”，设置结果如图所示。3、任务实施步骤2：施加驱动并仿真运行在仿真运行之前，在电气组件里，选择“速度控制”选项卡，弹出速度控制设置对话框，点击“选择对象”，选择“主动轮_HJ（1）”铰链副，并在“速度”输入框内输入“180”，点击“确定”按钮，完成齿轮箱驱动设置，如图所示。点击主页“播放”按钮，观察齿轮箱运行效果。任务四齿轮齿条设置1、任务描述本任务使用齿轮齿条模型演示齿轮齿条副的设置过程。齿轮齿条模型如图4所示。现给齿轮施加驱动,使齿轮通过齿轮齿条副驱动齿条运动。图4.齿轮齿条模型2、知识准备-齿轮齿条副齿轮齿条副是一种关键的耦合副类型，用于将旋转运动与直线运动相互转换，实现机械传动系统的精确控制，使它们以固定传动比传递旋转或线性运动。需要注意，齿轮齿条副通过约束一个铰链副，和一个滑动副之间的运动关系，使两者按固定传动比传递运动。序号参数名称参数含义1选择主对象选择齿轮对应的铰链副2选择从对象选择齿条对应的滑动副3设置接触点定义齿轮与齿条的啮合点位置半径齿轮的分度圆半径4名称定义齿轮齿条副的名称3、任务实施步骤1：设置齿轮齿条副在机械组件里，点击“更多”选项卡下拉菜单，选择“齿轮齿条”选项卡，弹出齿轮齿条副设置对话框，点击“选择主对象”按钮，选择“齿轮刚体”，点击“选择从对象”按钮，选择“齿条”刚体。点击“设置”下拉菜单，选择齿轮顶点为接触点，并在“半径”输入框内，输入“15.3”，并将名称修改为“齿轮齿条副”，点击“确定”按钮，完成齿轮齿条副设置，如图所示。3、任务实施步骤2：施加驱动并仿真运行在仿真运行之前，在电气组件里，选择“位置控制”选项卡，弹出位置控制设置对话框，点击“选择对象”，选择“齿条_SJ（1）”滑动副，并在“目标”输入框内输入“100”，在“速度”输入框内输入“5”，点击“确定”按钮，完成齿轮齿条副驱动设置，如图所示。点击主页“播放”按钮，观察齿轮齿条模型运行效果。任务五凸轮推杆机构设置1、任务描述凸轮机构一般由凸轮、从动件和机架三个构件组成。凸轮机构能实现复杂的运动要求，广泛用于各种自动化和半自动化机械装置中，几乎所有任意动作均可经由此一机构产生。本任务使用凸轮推杆模型演示机械凸轮和凸轮曲线的设置过程。凸轮推杆模型由推杆、导向块、凸轮及凸轮机架等组成，如图5所示。要求通过给凸轮施加驱动，凸轮带动推杆进行直线往复运动。图5.齿轮齿条模型2、知识准备-凸轮曲线凸轮曲线可定义主动轴和从动轴的运动关系，可用于定义机械凸轮或者电子凸轮耦合副的相对运动关系。序号参数名称参数含义1主动轴主轴的类型有线行、旋转和时间，可设置主轴的最大、最小值2从动轴从轴的类型有线性位置、旋转位置、线性速度和旋转速度，可设置从轴的最大、最小值3循环类型相对循环：从动轴的起点和终点可以不重合，但是起点和终点的斜率和曲线必须一致循环：从动轴的起点和终点的大小和曲率必须一致非循环：只执行一次4图形视图显示定义的曲线，可以添加点、直线、正弦曲线和反正弦曲线来组成凸轮曲线5表格试图显示图形上所有线段的信息，可以双击单元格修改数值2、知识准备-机械凸轮机械凸轮可以使得两个运动副按照定义好的运动曲线或凸轮曲线运动。序号参数名称参数含义1选择主对象选择一个轴运动副2选择从对象选择一个轴运动副3运动曲线选择定义好的运动曲线或者新建运动曲线4主偏移设置主轴在运动曲线上偏移的距离5从偏移设置从轴在运动曲线上偏移的距离6主比例因子主轴运动的比例系数7从比例因子从轴运动的比例系数8滑动允许机械凸轮有轻微的滑动3、任务实施步骤1：设置速度控制在电气组件里，点击“速度控制”选项卡，点击“选择对象”选项卡，选择“凸轮_凸轮机架_HJ（1）”铰链副，在“速度”对话框中输入“10”，点击“确定”按钮，完成设置，如图所示。步骤2：导出凸轮参数在左侧机电导航器里，右键单击“推杆_导向块_SJ（1）”滑动副，选择“添加到察看器”，勾选“位置”参数后的“图”和“导出”复选框，并在底部“指定输出文件”对话框中设置输出文件的名称为“凸轮参数”，如图所示。点击“播放”按钮，等待36s后，再点击“停止”按钮，最后点击“运行察看器”底部“导出至CSV”按钮，完成设置后，会输出一个名为“凸轮参数”的excel文件。3、任务实施步骤3：设置凸轮曲线在左侧机电导航器里，右键单击“推杆_导向块_SJ（1）”滑动副，选择“添加到察看器”，勾选“位置”参数后的“图”和“导出”复选框，并在底部“指定输出文件”对话框中设置输出文件的名称为“凸轮参数”，如图所示。点击“播放”按钮，等待36s后，再点击“停止”按钮，最后点击“运行察看器”底部“导出至CSV”按钮，完成设置后，会输出一个名为“凸轮参数”的excel文件，如图所示。3、任务实施步骤4：设置机械凸轮在机械组件里，点击“更多”选项卡，选择“机械凸轮”耦合副，在弹出的对话框中点击“选择主对象”选项卡，选择“凸轮_凸轮机架_HJ（1）”铰链副，点击“选择从对象”选项卡，选择“推杆_导向块_SJ（1）”滑动副，修改名称为“机械凸轮”，完成设置，结果如图所示。步骤5：仿真运行任务六拓展训练1、任务描述项目二中的冲压工作台主要由冲头、工作台及工件组成。要求实现的仿真效果是,单击“播放”按钮,冲头自动下落,当冲头接触工件后,工件形状发生变化,在仿真冲压过程中,冲头下落是由手动控制的。在本任务中,需要添加运动曲线和电子凸轮,从而完成自动冲压过程。电子凸轮运动曲线如图所示。2、知识准备-运动曲线运动曲线是一个曲线图,当主对象与从对象定义完成后,可以创建两者之间的运动关系。序号参数名称参数含义1轴主主轴的类型有线性、旋转和时间，可设置主轴的最大、最小值从从轴的类型有线性位置、旋转位置、线性速度和旋转速度，可设置从轴的最大、最小值2循环类型设定运动过程为相对循环、循环或非循环3图形视图使用鼠标右键添加点、定义点的连续性从而画出运动曲线4表格视图显示组成曲线的所有点的参数5名称定义运动曲线的名称2、知识准备-电子凸轮电子凸轮能够使执行机构按照定义好的曲线运动，并按照设定的规则随着时间的变化而变化。序号参数名称参数含义1轴控制选择控制机构2运动曲线选择定义好的运动曲线或者新建运动曲线3初始时间主轴偏置时间4