企业实施与应用第4章机构与运动仿真.pptVIP

第4章 机构与运动仿真 在对机械的运动机构进行设计时，对运动形式和运动参数的选择和计算；或对现有的机构进行计算以便得到运动参数；或根据运动要求设计机构的参数都是必不可少的工作。Pro/ENGINEER的机构模块Mechanism为此提供了强大的功能，通过对数字模型的分析，可观察并测量诸如位置、速度、加速度或力等物理量，然后用图形表示这些测量。也可创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。通过在计算机上的运动学仿真，可以在制造前发现机构的问题和缺陷，如有无干涉等，不仅可缩短设计时间，也可减少试制成本。 4.1 机构模块入门 通过Pro/ENGINEER的机构(Mechanism)模块，可在装配模块中对装配好的带有连接装配体进行运动学分析和仿真，并将其结果用图形或数值的形式表示出来。 4.1.1 进入和退出机构模块 4.1.2 机构模块菜单和按钮介绍 4.1.3 进行运动学分析的一般过程 1. 创建装配并定义连接 2. 检查模型 3. 添加动力学元素 4. 分析模型 5. 获得结果 4.2 连接与连接类型 4.2.1 连接 在装配模块中，当向装配体中添加一个元件时，会在绘图区下方出现选项操控板，如图4-4所示。 4.2.2 连接类型 1. 销钉连接 2. 滑动杆连接 3. 圆柱连接 4. 平面连接 5. 球连接 6. 轴承连接 7. 刚性连接 8. 焊接连接 4.2.3 高级连接 Pro/ENGINEER提供了机械中常用到的3种高级连接，它们是：槽连接、齿轮连接和凸轮连接。其中槽连接是在装配环境中定义的。在装配环境中按连接关系将机构装配完成后，即可进入Pro/ENGINEER的机构模块来定义齿轮连接和凸轮连接。 1. 槽连接 在装配模块中定义连接类型时，在选项操控板中选择槽连接，在“放置”选项卡中选取新加入元件上的直线或点，再选取附着元件上的点或直线，就定义了槽连接，使得选取的点可以在直线上运动，如图4-21所示。 4.2.3 高级连接 下面通过一个槽连接的实例，介绍创建槽连接的操作方法。 步骤1：建立点和曲线 步骤2：创建一个新的装配 步骤3：装配机架零件 步骤4：装配滑杆 步骤5：装配滑槽 步骤6：检查槽连接的运动 4.2.3 高级连接 2. 齿轮连接 定义齿轮连接可以模拟机械中的齿轮副或齿轮齿条连接。 创建齿轮副的方法如图4-26所示。 下面通过一个齿轮连接的实例，介绍创建齿轮连接的操作方法。 步骤1：创建一个新的装配 步骤2：装配带轴的机架零件 步骤3：装配第一个齿轮 步骤4：装配第二个齿轮 步骤5：避免齿轮干涉 步骤6：定义齿轮连接 步骤7：检查齿轮副运动 4.2.3 高级连接 3. 凸轮连接 定义凸轮连接可以模拟机械中的凸轮机构。 创建新的凸轮连接的方法如图4-32所示。 下面通过一个凸轮连接的实例，介绍创建凸轮连接的操作方法。 步骤1：创建一个新的装配 步骤2：装配机架零件 步骤3：装配凸轮 步骤4：装配凸轮导杆 步骤5：装配导杆滑轮 步骤6：创建凸轮连接 步骤7：检查凸轮连接的运动 4.3 动力与运动 机构模型创建好以后，接下来要做的工作是给机构定义一些运行条件，如初始位置、动力源等。然后进行运动分析，按需要的物理量类型创建测量，才能求得所需的工程数据。 4.3.1 拖动和快照 单击上工具栏按钮，将弹出“拖动”对话框。展开“快照”卷展栏，出现“快照”和“约束”两个选项卡，可以方便设计者保存或恢复快照状态，还可以设置几何约束、锁定主体、禁用连接等，如图4-38和图4-39所示。 在设计中，常用到的功能有以下几种。 1. 拖动 2. 快照 3. 锁定主体 4.3.2 伺服电动机 按照动力源的特点，可对伺服电动机进行如下分类。 按动力源的运动方式：分为旋转运动、直线运动。 按动力源运动参数的数值类型：分为位移、速度、加速度。 按动力源运动参数的大小和变化规律：分为常数、余弦、摆线、抛物线、函数等。 4.3.3 运动分析 要获得机构运动时的一些物理量，就要对机构进行运动分析。通过Pro/ENGINEER的“运行分析”命令，可以选择起作用的伺服电动机和机构的运行时间，然后可在设置的机构运行时间范围内对机构的运行状态进行模拟。 进行机构运动分析的一般操作过程如下。 (1)选择菜单栏→命令，或单击右工具栏按钮，弹出“分析定义”对话框。 (2)在“分析定义”对话框中，需要定义以下内容。 ① 输入分析名称。 ② 选择分析类型。 ③ 设置伺服电动机。 ④ 设置外部负荷。 ⑤ 定义时间周期。 ⑥ 单击按钮(主体锁定)，可在分析中保持两个或两个以上零件之间不发生相对运动，以便对机构的某一部分进行单独分析。 (3)运行分析。 4.3.4 回放 (2) 从“结果集”下拉列表中，选取一个分析，