《智能制造生产线数字孪生建模与应用》课件 第2章 基本机电对象与材料

基本机电对象与材料—刚体智能制造生产线数字孪生建模与应用史诺01020304刚体的概念刚体的创建参数含义任务实施CONTENTS目录

任务介绍刚体指的是在运动过程中或受力作用后，形状和大小不变，而且内部各点相对位置不变的物体。从物理学的角度来看，刚体是一种理想化模型，所有的物体在受到外力作用时都会发生一定程度的形变，只是在某些工程实际条件下，物体的形变相对于其整体尺寸来说可以忽略不计，这时就能近似地将该物体视为刚体。在NXMCD中，对三维模型设置刚体对象后，该模型就具备了质量和惯性矩，需要注意的是，一个或多个几何体上只能添加一个刚体对象，刚体之间不能有交集。刚体的概念刚体的创建参数含义任务实施课堂任务

三种方法刚体的创建参数含义任务实施刚体的概念（1）方法一：选择“机电导航器”→右击“基本机电对象”→“新建”→“刚体”。（2）方法二：选择“菜单”→“插入”→“基本机电对象”→“刚体”。（3）方法三：在机电概念设计环境选择“主页”选项卡→“机械”栏→“刚体”。方法一方法二方法三关键参数刚体的概念刚体的创建参数含义任务实施

选择对象：选择要成为刚体的几何对象，对象可以是零件、组件或其他多个几何体。

质量属性：在选择对象后，如果选择“自动”选项，系统会根据所选几何对象的材料、形状和尺寸自动计算质量和惯性矩；如果选择“用户定义”选项，可以手动输入相应的质量和惯性矩值。手动设置需要确保输入值的准确性，以避免仿真结果出现偏差。

初始平移速度：平移速度是刚体整体沿某一方向的移动速度，可以指定初始时刻平移速度的大小和方向。

初始旋转速度：旋转速度是刚体绕某一轴线的转动速度，可以指定初始时刻旋转速度的大小和方向。

标记：标记是刚体的唯一标识符，用于在仿真过程中识别和跟踪刚体，一般需要和读写设备、标记表配合使用。刚体对话框效果展示刚体的概念刚体的创建参数含义任务实施仿真运行效果感谢聆听基本机电对象与材料—碰撞体智能制造生产线数字孪生建模与应用任课教师：史诺2026年3月01020304碰撞体的概念碰撞体的创建参数含义任务实施CONTENTS目录

任务介绍

碰撞体是能够与其他物理对象发生干涉的实体，在NXMCD中用于模拟物体之间碰撞行为，涉及到模型中物理对象之间的相互作用。碰撞体的设置是为了模拟真实世界中物体之间的碰撞行为，碰撞体是结合刚体使用的，当两个设置了碰撞体的刚体相遇时，它们不会相互穿过，而是按照物理定律发生碰撞，从而实现对物体碰撞行为的模拟和预测。碰撞体的概念碰撞体的创建参数含义任务实施课堂任务

三种方法碰撞体的创建参数含义任务实施碰撞体的概念（1）方法一：选择“机电导航器”→右击“基本机电对象”→“新建”→“碰撞体”。（2）方法二：选择“菜单”→“插入”→“基本机电对象”→“碰撞体”。（3）方法三：在机电概念设计环境选择“主页”选项卡→“机械”栏→“碰撞体”。方法一方法二方法三关键参数碰撞体的概念碰撞体的创建参数含义任务实施选择对象：选择要成为碰撞体的几何对象，对象可以是零件、组件或其他多个几何体。

形状：碰撞体的形状是计算其物理行为的基础，NXMCD提供了多种碰撞体形状供用户选择，包括方块、球体、圆柱体、胶囊体、凸多面体、多个凸多面体、孔、网格以及用户定义凸多面体。不同的形状适用于不同的物体形态，根据碰撞形状的几何精度不同，碰撞形状的仿真性也有所差别，为了有效降低计算资源，一般推荐使用简化的碰撞形状设置碰撞体。如果选择“自动”选项，系统根据所选对象自动计算碰撞体；如果选择“用户定义”选项，可以根据需要自定义碰撞体的形状，需要手动输入相关参数，以适应更复杂的仿真场景。碰撞材料：为碰撞体指定材料信息，主要包含动摩擦、滚动摩擦系数、恢复系数等信息。类别：类别的主要作用在与对碰撞行为的管理。默认碰撞体的类别为0，0表示能够与其他任何类别的碰撞体发生碰撞，当对碰撞体设置不同的类别时，只有相同类别的碰撞体之间才会产生相互作用。碰撞体对话框效果展示碰撞体的概念碰撞体的创建参数含义任务实施仿真运行效果感谢聆听基本机电对象与材料—传输面智能制造生产线数字孪生建模与应用任课教师：史诺2026年3月01020304传输面的概念传输面的创建参数含义任务实施CONTENTS目录

任务介绍传输面在NX

MCD中属于执行器，为了便于理解与应用，将传输面调整至基本机电对象中进行讲解。传输面是一种功能面，它可以将所选的平面转化为传送带，其运动可以是直线，也可以是圆或其他复杂路径，一旦有其他物体放置在传输面上，此物体将会按照传输面指定的速度和方向被运输到其他位置。在NXMCD中，传输面通常需要和碰撞体配合使用，传输面负责输送物料，而碰撞体则用于定义物料在输送过程中的碰撞行为，通过合理的设置和应用传输面，可以实现物料自动化输送过程的仿真。传输面的概念传输面的创建参数含义任务实施课堂任务

三种方法传输面的创建参数含义任务实施传输面的概念（1）方法一：选择“机电导航器”→右击“传感器和执行器”→“新建”→“传输面”。（2）方法二：选择“菜单”→“插入”→“执行器”→“传输面”。（3）方法三：在机电概念设计环境选择“主页”选项卡→“电气”栏→“位置控制”下拉箭头→“传输面”。方法一方法二方法三关键参数传输面的概念传输面的创建参数含义任务实施传送带按照运动类型可以分为平直、圆、螺旋、组合直线和圆、引导线5种形式：传送带类型传输面对话框关键参数传输面的概念传输面的创建参数含义任务实施这种类型的传输面定义时不用选择所有辊子，只需选择其中几个能代表传输方向的辊子即可，传输方向是由第一个辊子指向下一个辊子：从辊类型传输面对话框关键参数传输面的概念传输面的创建参数含义任务实施多个轨道传输面是具有多个皮带式传送带的传送系统，可以看作是由多个平直传送带组成，是平直传送带的升级形式：多个轨道类型传输面对话框效果展示碰撞体的概念碰撞体的创建参数含义任务实施仿真运行效果感谢聆听基本机电对象与材料—对象源智能制造生产线数字孪生建模与应用任课教师：史诺2026年3月01020304对象源的概念对象源的创建参数含义任务实施CONTENTS目录

任务介绍对象源用于生成相同对象副本，可以将几何体、刚体、碰撞体或其他基本机电对象根据预设的时间间隔或事件触发条件，自动创建并复制指定的对象。对象源特别适用于产品生产线的场景，在工程中主要有两个用途，一是物料流模拟，生成不断进入生产线的产品，进行生产线的效率和性能的评估；二是碰撞测试，对象源可以用于生成多个相同的碰撞体，以测试不同条件下的碰撞行为。对象源的概念对象源的创建参数含义任务实施课堂任务

三种方法对象源的创建参数含义任务实施对象源的概念（1）方法一：选择“机电导航器”→右击“基本机电对象”→“新建”→“对象源”。（2）方法二：选择“菜单”→“插入”→“基本机电对象”→“对象源”。（3）方法三：在机电概念设计环境选择“主页”选项卡→“机械”栏→“刚体”下拉箭头→“对象源”。方法一方法二方法三关键参数对象源的概念对象源的创建参数含义任务实施选择对象：选择一个或多个对象，生成对象源。触发：有两种触发方式，一种是基于时间，通过指定对象源生成的时间间隔来实现对象复制，例如可以设置每隔5秒生成一个对象，在“时间间隔”中直接设置即可，这种类型还有一个“开始偏置”的对话框，多种对象源的情况下可以使用，例如有两种对象源，设置时间间隔为6s，开始偏置为3s，这样可以使两种对象交替出现；另一种是“每次激活一次”，是基于特定的事件触发条件来生成对象的方式，例如发生碰撞、传感器检测到对象发出信号等。对象源对话框效果展示对象源的概念对象源的创建参数含义任务实施仿真运行效果感谢聆听基本机电对象与材料—对象收集器智能制造生产线数字孪生建模与应用任课教师：史诺2026年3月01020304对象收集器的概念对象收集器的创建参数含义任务实施CONTENTS目录

任务介绍对象收集器的主要作用是从当前场景中消除对象，类似于现实世界中盛放产品的周转箱，当产品被放入周转箱时，它们被运输后，就从可见环境中消失了。对象收集器所消除的对象必须是由对象源产生的，故一般情况下对象收集器与对象源配合使用。对象收集器同样需要碰撞传感器进行触发，以确保对象能够被准确地识别和消除。对象收集器的概念对象收集器的创建参数含义任务实施课堂任务

三种方法对象收集器的创建参数含义任务实施对象收集器的概念（1）方法一：选择“机电导航器”→右击“基本机电对象”→“新建”→“对象收集器”。（2）方法二：选择“菜单”→“插入”→“基本机电对象”→“对象收集器”。（3）方法三：在机电概念设计环境选择“主页”选项卡→“机械”栏→“刚体”下拉箭头→“对象收集器”。方法一方法二方法三关键参数对象收集器的概念对象收集器的创建参数含义任务实施传感器模式下，其主要参数包括：选择碰撞传感器：选择碰撞传感器，作为对象收集器触发条件。源：指定哪些对象可以被对象收集器消除，如果选择“任意”选项，任何对象源生成的对象均可消除；如果选择“仅选定的”选项，仅会消除指定对象源生成的对象。信号模式下，其主要参数包括：选择信号：选择bool信号，作为对象收集器触发条件。类型：指定哪些对象可以被对象收集器消除，如果选择“全部”选项，当控制信号为True时，删除所选对象源生成的所有对象；如果选择“—”选项，当控制信号为True时，仅删除由所选对象源生成的新对象。对象收集器对话框效果展示对象收集器的概念对象收集器的创建参数含义任务实施仿真运行效果感谢聆听基本机电对象与材料—对象变换器智能制造生产线数字孪生建模与应用任课教师：史诺2026年3月01020304对象变换器的概念对象变换器的创建参数含义任务实施CONTENTS目录

任务介绍对象变换器能够将几何体的形状与外观进行变换，一般通过碰撞传感器作为触发条件，用于模拟物料形态的变化。对象变换器在仿真过程中动态地改变几何体的形状，在这一功能在加工场景中非常有用，例如在冲压生产中，可以使用对象变换器来模拟冲压后物料形状的变化，还可以用于模拟物料从原材料到半成品再到成品的转换过程。对象变换器的概念对象变换器的创建参数含义任务实施课堂任务

三种方法对象变换器的创建参数含义任务实施对象变换器的概念（1）方法一：选择“机电导航器”→右击“基本机电对象”→“新建”→“对象变换器”。（2）方法二：选择“菜单”→“插入”→“基本机电对象”→“对象变换器”。（3）方法三：在机电概念设计环境选择“主页”选项卡→“机械”栏→“刚体”下拉箭头→“对象变换器”。方法一方法二方法三关键参数对象变换器的概念对象变换器的创建参数含义任务实施源：是指对象源，需要指定对象变换器要变换的对象，如果选择“任意”选项，任意刚体与碰撞传感器碰撞时都会发生变换；如果选择“仅选定的”选项，仅指定的刚体与碰撞传感器碰撞时发生变换。变换为：选择触发变换之后产生的刚体对象。每次激活时执行一次：该复选框勾选上代表对象变换器只执行一次，若不勾选，满足触发条件后对象变换器即开始执行。对象变换器对话框效果展示对象变换器的概念对象变换器的创建参数含义任务实施仿真运行效果感谢聆听基本机电对象与材料—碰撞材料智能制造生产线数字孪生建模与应用任课教师：史诺2026年3月01020304碰撞材料的概念碰撞材料的创建参数含义任务实施CONTENTS目录

任务介绍碰撞材料的主要作用是定义物体材料属性，材料属性决定了物体在碰撞过程中的运动行为，通过为不同的物体分配不同的碰撞材料，可以模拟出更加真实、准确的物理碰撞效果。在工程应用中，通过设置碰撞材料，可以准确模拟物体碰撞时的能量损失、反弹行为等，从而优化机械系统的设计和性能。碰撞材料