Pro/ENGINEER專業(yè)模塊培訓(xùn)運(yùn)動(dòng)仿真Version1.1ProE運(yùn)動(dòng)仿真一、關(guān)于運(yùn)動(dòng)仿真

MechanismDesigneXtension（MDX，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)擴(kuò)展，俗稱運(yùn)動(dòng)仿真）是Pro/ENGINEER包含的運(yùn)動(dòng)分析模塊，能夠?qū)υO(shè)計(jì)進(jìn)行模擬仿真的校驗(yàn)，例如運(yùn)動(dòng)仿真顯示、運(yùn)動(dòng)干涉檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、加速度等等。MDX所創(chuàng)建的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即可以導(dǎo)入Pro/MECHANICAMotion中進(jìn)行進(jìn)一步分析，也可以引入動(dòng)畫（Animation）模塊中以創(chuàng)建更完善的仿真動(dòng)畫。演示ProE運(yùn)動(dòng)仿真二、工作流程及指令架構(gòu)1.工作流程ProE運(yùn)動(dòng)仿真二、工作流程及指令架構(gòu)2.指令架構(gòu)ProE運(yùn)動(dòng)仿真三、建立運(yùn)動(dòng)模型1.運(yùn)動(dòng)連接連接能夠限制主體的自由度，僅保留所需的自由度，以產(chǎn)生機(jī)構(gòu)所需的運(yùn)動(dòng)類型。連接在“裝配”環(huán)境中建立，點(diǎn)擊元件放置對(duì)話框中的“連接”選項(xiàng)即可進(jìn)入連接設(shè)置狀態(tài)，Pro/E提供了10種連接模式。連接的建立過程需要配合“約束”去限制主體的某些自由度，如上圖所示。而常規(guī)的裝配則限制了元組件所有的自由度。ProE運(yùn)動(dòng)仿真三、建立運(yùn)動(dòng)模型1.運(yùn)動(dòng)連接①剛性

6個(gè)自由度被完全限制。②銷釘僅有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，使用“軸對(duì)齊”和“平移”兩個(gè)約束來限制其他5個(gè)自由度。③滑動(dòng)桿僅有一個(gè)沿軸向的平移自由度，使用“軸對(duì)齊”和“旋轉(zhuǎn)”兩個(gè)約束限制其他5個(gè)自由度。ProE運(yùn)動(dòng)仿真三、建立運(yùn)動(dòng)模型1.運(yùn)動(dòng)連接④柱面具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)沿軸向的平移自由度，使用“軸對(duì)齊”的約束限制其他4個(gè)自由度。⑤平面具有兩個(gè)平移自由度和一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，使用“平面”約束限制其他3個(gè)自由度。ProE運(yùn)動(dòng)仿真三、建立運(yùn)動(dòng)模型1.運(yùn)動(dòng)連接⑥球具有3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，使用“點(diǎn)對(duì)齊”約束來限制3個(gè)平移自由度。

⑦焊接

6個(gè)自由度被完全限制，使用“坐標(biāo)系（重合）”約束所有自由度。

⑧軸承具有3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)平移自由度，相當(dāng)于“球”連接的基礎(chǔ)上再加一個(gè)平移自由度，使用“點(diǎn)與軸線對(duì)齊”來限制其他兩個(gè)自由度。

ProE運(yùn)動(dòng)仿真三、建立運(yùn)動(dòng)模型1.運(yùn)動(dòng)連接連接類型自由度約束平移旋轉(zhuǎn)剛性（Rigid）00完全銷釘（Pin）01軸對(duì)齊；平面或點(diǎn)對(duì)齊滑動(dòng)桿（Slider）10軸對(duì)齊；平面或點(diǎn)對(duì)齊圓柱（Cylinder）11軸對(duì)齊平面（Plannar）21平面匹配/對(duì)齊球（Ball）03點(diǎn)與點(diǎn)對(duì)齊焊接（Weld）00坐標(biāo)系對(duì)齊軸承（Bearing）13點(diǎn)與邊或軸線對(duì)齊ProE運(yùn)動(dòng)仿真三、建立運(yùn)動(dòng)模型2.質(zhì)量屬性運(yùn)動(dòng)模型的質(zhì)量屬性包括密度、體積、質(zhì)量、重心和慣性矩。對(duì)于不需要考慮“力”的情況，例如純粹的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，可以不設(shè)置質(zhì)量屬性。通過點(diǎn)擊下拉式菜單“Mechanism”→質(zhì)量屬性，對(duì)質(zhì)量屬性進(jìn)行設(shè)置，或直接按下快捷按鈕。“定義屬性”有三個(gè)選項(xiàng)：“缺省”、“密度”和“質(zhì)量屬性”。一般只需要對(duì)“密度”進(jìn)行設(shè)置即可；如果不指定相關(guān)設(shè)置，系統(tǒng)則會(huì)指派“缺省”的設(shè)置?！爸黧w”是內(nèi)部沒有自由度的運(yùn)動(dòng)單元，可以是零件也可以是組件。ProE運(yùn)動(dòng)仿真三、建立運(yùn)動(dòng)模型3.連接軸設(shè)置對(duì)運(yùn)動(dòng)組件的連接完成以后，可以通過“連接軸設(shè)置”功能對(duì)連接進(jìn)行一系列的設(shè)定。

Mechanism環(huán)境中，使用下拉式菜單“Mechanism”→

連接軸設(shè)置，可以打開連接軸設(shè)置對(duì)話框。ProE運(yùn)動(dòng)仿真三、建立運(yùn)動(dòng)模型4.拖動(dòng)及快照拖動(dòng)功能可以在允許的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)移動(dòng)元組件，快照功能可以保存當(dāng)前運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置狀態(tài)。

直接點(diǎn)擊按鈕

（拖動(dòng)）或下拉式菜單“Mechanism”→“拖動(dòng)”進(jìn)行操作。ProE運(yùn)動(dòng)仿真三、建立運(yùn)動(dòng)模型5.伺服電機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)能夠?yàn)闄C(jī)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)。通過伺服電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)及平移運(yùn)動(dòng)，并且能以函數(shù)的方式定義運(yùn)動(dòng)輪廓。

直接點(diǎn)擊按鈕或點(diǎn)擊下拉式菜單“Mechanism”→伺服電動(dòng)機(jī)→新建，進(jìn)行伺服電機(jī)的創(chuàng)建。ProE運(yùn)動(dòng)仿真三、建立運(yùn)動(dòng)模型6.實(shí)例演練牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)插齒機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)附件1，2ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)副1.凸輪直接點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechanism”→凸輪，可從彈出的對(duì)話框中對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行新建、編輯、刪除的操作，大部分Mechainsm所創(chuàng)建的對(duì)象都使用此種方式予以管理）。ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)副1.凸輪凸輪運(yùn)動(dòng)副通過兩個(gè)元件進(jìn)行定義，可以使用指定曲面或曲線的方式來定義凸輪及凸輪的工作區(qū)域。如果勾選“自動(dòng)選擇”，那么在選取一個(gè)曲面后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選取包含此曲面在內(nèi)的所有相切曲面?！皩傩浴边x項(xiàng)卡能夠控制凸輪之間是否分離和摩擦系數(shù)，如果勾選了“啟用分離”，那么兩個(gè)凸輪將會(huì)在運(yùn)動(dòng)過程中分開。ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)副1.凸輪實(shí)例演練：槽輪機(jī)構(gòu)附件3ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)副2.槽槽從動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)主體之間的點(diǎn)-曲線約束?？梢酝ㄟ^點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechainsm”→齒輪→新建，建立槽運(yùn)動(dòng)副。槽機(jī)構(gòu)的定義需要指出“從動(dòng)機(jī)構(gòu)點(diǎn)”和“槽曲線”，可以使用“槽端點(diǎn)”選項(xiàng)指定從動(dòng)機(jī)構(gòu)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)范圍。屬性選項(xiàng)卡能夠?yàn)椴蹚膭?dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置恢復(fù)系數(shù)。ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)副2.槽實(shí)例演練：自動(dòng)改錐附件４ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)副3.齒輪使用齒輪運(yùn)動(dòng)副可以控制兩個(gè)連接軸之間的速度關(guān)系。點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechainsm”→齒輪→新建，建立齒輪運(yùn)動(dòng)副。齒輪運(yùn)動(dòng)副通過兩個(gè)元件進(jìn)行定義，彼此間無需相互接觸。ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)副3.齒輪齒輪類型分為標(biāo)準(zhǔn)（兩個(gè)齒輪）、齒條與齒輪。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)類，需對(duì)每一個(gè)齒輪選取連接軸，并指出相對(duì)于接頭的兩個(gè)主體中，哪一個(gè)是齒輪，哪一個(gè)是機(jī)架。傳動(dòng)比一般都采用齒數(shù)比的方式予以確定。對(duì)于齒條類，齒條的定義通常需要指出“滑動(dòng)桿”連接軸，傳動(dòng)比定義一般使用mm/rev，即齒輪旋轉(zhuǎn)一周，齒條前進(jìn)的距離。ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)副3.齒輪實(shí)例演練附件5ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)環(huán)境1.重力通過重力選項(xiàng)，可以對(duì)重力加速度的數(shù)值及方向進(jìn)行設(shè)置。指令為直接點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechanism”→重力。缺省情況下，重力并未被啟用，分析過程中欲使組件模擬真實(shí)的重力環(huán)境，需要在分析定義對(duì)話框的外部載荷選項(xiàng)卡中勾選“啟用重力”選項(xiàng)。ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)環(huán)境2.執(zhí)行電動(dòng)機(jī)使用執(zhí)行電動(dòng)機(jī)可以為運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)施加載荷。直接點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechanism”→執(zhí)行電動(dòng)機(jī)→新建，進(jìn)行定義。和伺服電動(dòng)機(jī)類似，執(zhí)行電動(dòng)機(jī)也需要連接軸以施加作用，模分為8種類型。ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)環(huán)境3.彈簧通過彈簧可以在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生線性彈力。直接點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechanism”→彈簧→新建，進(jìn)行定義。彈簧的參照類型有“連接軸”及“點(diǎn)至點(diǎn)”兩種，通常選取連接軸，對(duì)于之間沒有連接的兩個(gè)主體，可以采用點(diǎn)至點(diǎn)的參照類型。彈力大小的公式“力=K*（x-U）”當(dāng)中，K為彈簧剛度系數(shù)，U為彈簧未拉伸時(shí)的長(zhǎng)度。ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)環(huán)境4.阻尼與彈簧不同，阻尼為耗散力，它可以作用于連接軸、兩主體之間、槽運(yùn)動(dòng)副。直接點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechanism”→阻尼→新建，進(jìn)行定義，其中C為阻尼系數(shù)。ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)環(huán)境5.力/扭矩可以通過力/扭矩來模擬機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的外部環(huán)境。直接點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechanism”→力/扭矩→新建，進(jìn)行定義。其類型分為“點(diǎn)力”與“主體扭矩”，即力與扭矩。和其他矢量相同，定義需要指出“?！焙汀胺较颉?。ProE運(yùn)動(dòng)仿真四、運(yùn)動(dòng)環(huán)境6.初始條件初始條件包括初始位置和初始速度兩個(gè)方面。點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechanism”→初始條件→新建，進(jìn)行定義。初始位置的確定需要借助快照功能，從事先創(chuàng)建好的快照得到主體的位置。由于速度為矢量，所以在指出模的同時(shí)還要指出其方向，ProE運(yùn)動(dòng)仿真五、運(yùn)動(dòng)分析完成運(yùn)動(dòng)模型及運(yùn)動(dòng)環(huán)境的設(shè)置后，需要對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechanism”→分析，進(jìn)行分析定義。ProE運(yùn)動(dòng)仿真五、運(yùn)動(dòng)分析1.運(yùn)動(dòng)學(xué)、重復(fù)的組件在不考慮力、質(zhì)量、慣性的情況下，僅對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，可以使用“運(yùn)動(dòng)學(xué)、重復(fù)組件”的類型。由于僅考慮機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，所以這兩種類型不需要指定質(zhì)量屬性、彈簧、阻尼器、重力、力/力矩以及執(zhí)行電動(dòng)機(jī)等。外部負(fù)荷選項(xiàng)卡為灰顯狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)學(xué)重復(fù)的組件位置√√速度、加速度√×運(yùn)動(dòng)干涉√√軌跡曲線√√運(yùn)動(dòng)包絡(luò)√√ProE運(yùn)動(dòng)仿真五、運(yùn)動(dòng)分析2.動(dòng)態(tài)在考慮力、質(zhì)量、慣性等外力作用的情況下，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析可以使用“動(dòng)態(tài)”的類型。選取該類型后，定義對(duì)話框下方的初始配置選項(xiàng)變?yōu)榱恕俺跏紬l件”，可以直接選取已設(shè)置好的初始條件。需要注意的是，動(dòng)態(tài)類型中，不能為伺服電機(jī)指定起止時(shí)間，而只能從開始到結(jié)束。實(shí)例演練：附件6、7ProE運(yùn)動(dòng)仿真五、運(yùn)動(dòng)分析3.靜態(tài)靜態(tài)類型主要用于研究機(jī)構(gòu)中主體平衡時(shí)的受力情況。由于靜態(tài)分析中不考慮速度及慣性，所以能比動(dòng)態(tài)更快的找到平衡狀態(tài)，定義對(duì)話框中也因此無需對(duì)起止時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。其中“最大步距因子”能夠改變靜態(tài)分析中的缺省步長(zhǎng)，它是一個(gè)處于0到1的常數(shù)。在分析具有較大加速度的機(jī)構(gòu)時(shí)，推薦減小此值。實(shí)例演練：附件8ProE運(yùn)動(dòng)仿真五、運(yùn)動(dòng)分析4.力平衡力平衡用于分析機(jī)構(gòu)處于某一形態(tài)時(shí)，為保證其靜平衡所需施加的外力。由于進(jìn)行平衡分析需要使機(jī)構(gòu)保持零自由度，所以需要借助連接鎖定、在兩個(gè)主體間鎖定，使機(jī)構(gòu)在添加測(cè)力計(jì)鎖定后自由度減為零。實(shí)例演練：附件9ProE運(yùn)動(dòng)仿真六、獲取結(jié)果1.回放使用回放功能主要可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干涉檢測(cè)、創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)包絡(luò)和動(dòng)態(tài)影像捕捉。指令為點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“Mechanism”→回放。ProE運(yùn)動(dòng)仿真六、獲取結(jié)果2.測(cè)量通過測(cè)量功能，可以了解到機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中精確的參數(shù)。點(diǎn)擊按鈕或下拉式菜單“M