任務(wù)一MCD自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目使用NX2112軟件，通過對案例基本機(jī)電對象的定義，設(shè)定對象源和對象收集器還原真實(shí)的物理仿真。第一單元基本機(jī)電對象的應(yīng)用案例分享勞斯萊斯是一家航空航天和國防領(lǐng)域的跨國公司，已部署了數(shù)字孿生技術(shù)來監(jiān)控其生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。該公司可監(jiān)控每臺發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行情況、飛行環(huán)境以及飛行員如何使用發(fā)動(dòng)機(jī)。勞斯萊斯公司首席信息和數(shù)字官斯圖爾特·休斯(StuartHughes)表示：“我們正在調(diào)整保養(yǎng)制度，以確保我們發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命得到優(yōu)化，而不是手冊上所述的使用壽命?！薄皩⒚颗_發(fā)動(dòng)機(jī)視為單獨(dú)的個(gè)體，其保養(yǎng)工作真得存在很大差異?！倍嗄陙?，勞斯萊斯公司一直為客戶提供發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控服務(wù)，但其數(shù)字孿生功能使公司能夠?yàn)樘囟òl(fā)動(dòng)機(jī)量身定制服務(wù)。該功能已幫助勞斯萊斯公司將某些發(fā)動(dòng)機(jī)的維修間隔時(shí)間延長了50%，使其能夠大幅減少零部件的庫存。該技術(shù)還幫助勞斯萊斯公司提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，而且迄今為止已減少了2.2萬噸的碳排放。休斯的建議：了解您的客戶。了解如何以及為何使用數(shù)字孿生功能與了解該技術(shù)本身同樣重要。休斯表示，維護(hù)工作一直非常成功，因?yàn)樗梢詾閯谒谷R斯及其客戶帶來明顯的好處?！盀榭蛻魩淼暮锰幨牵?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上運(yùn)行的時(shí)間更長，因此客戶的業(yè)務(wù)中斷情況變得更少，客戶也可以更多地使用發(fā)動(dòng)機(jī)。對我們來說，好處是我們可以優(yōu)化實(shí)際維護(hù)工作的方式?！彼f。目錄任務(wù)描述任務(wù)目標(biāo)0102知識儲備03CONTENTS任務(wù)實(shí)施0401任務(wù)描述本任務(wù)通過對NX1984軟件，學(xué)習(xí)“基本機(jī)電對象”的“剛體”與“碰撞體”命令，賦予小球與盒子機(jī)械屬性，使小球能夠進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)，如圖1-1所示。圖1-1

自由落體運(yùn)動(dòng)02任務(wù)目標(biāo)技能目標(biāo)：熟悉NX軟件界面功能。掌握文件的創(chuàng)建方法。了解剛體、碰撞體的概念。理解剛體、碰撞體各參數(shù)的含義。掌握運(yùn)用剛體、碰撞體的方法。思政目標(biāo)：樹立正確“三觀”，塑造良好人格。培養(yǎng)學(xué)生民族自豪感和自尊心。03知識儲備（一）軟件界面1.軟件界面啟動(dòng)NX軟件后，系統(tǒng)彈出啟動(dòng)界面。一段時(shí)間后，NX顯示軟件界面如圖1-2、圖1-3所示。圖1-2NX啟動(dòng)界面圖1-3NX軟件界面在“主頁功能選項(xiàng)卡”中，單擊“新建”，如圖1-4所示，在彈出的窗口中選擇“機(jī)電概念設(shè)計(jì)”選項(xiàng)卡。單擊“空白”用于創(chuàng)建一個(gè)空白項(xiàng)目。單擊“常規(guī)設(shè)置”，系統(tǒng)會自動(dòng)生成一個(gè)基本機(jī)電對象——碰撞體（Floor）的項(xiàng)目。圖1-4

“新建”文件當(dāng)然，也可以在“主頁功能選項(xiàng)卡”中，單擊“打開”，在彈出的文件中選擇一個(gè)已經(jīng)創(chuàng)建的NX工程文件，如圖1-5所示。圖1-5“打開”文件2.工具欄命令“機(jī)電概念設(shè)計(jì)”功能模塊下的工具欄，包括“建?！?、“主頁”、“裝配”、“曲線”、“視圖”、“分析”、“選擇”、“渲染”、“應(yīng)用模塊”、“工具”、“可視報(bào)告”、“開發(fā)人員”十二個(gè)選項(xiàng)卡，如圖1-6所示。圖1-6“主頁”功能選項(xiàng)卡系統(tǒng)工程組：需求、功能和邏輯模型等需要在Teamcenter里創(chuàng)建，并且需要建立它們相互之間的鏈接(Link)關(guān)系。機(jī)械概念組：主要用于機(jī)械部件的三維建模，包括草圖繪制相關(guān)命令、拉伸/旋轉(zhuǎn)草圖生成三維模型的命令，以及對三維特征的邏輯操作和創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)幾何特征的命令。仿真組：包括仿真播放和停止命令。機(jī)械組：用于建立機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)的操作指令，包括基本機(jī)電對象、運(yùn)動(dòng)副、耦合副等的創(chuàng)建命令，標(biāo)記表、標(biāo)記表單、讀寫設(shè)備等過程標(biāo)識命令，以及材料的轉(zhuǎn)換、對象轉(zhuǎn)換等轉(zhuǎn)換命令。電氣組：用于創(chuàng)建電氣信號傳輸與連接特性，以及對象的運(yùn)動(dòng)控制。包括傳感器組、控制組和符號與信號組。自動(dòng)化組：用于設(shè)置自動(dòng)運(yùn)行的時(shí)間序列控制、運(yùn)動(dòng)外部信號的連接與控制，以及運(yùn)動(dòng)負(fù)載的導(dǎo)人與導(dǎo)出、數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)仿真等。包括仿真序列、電子凸輪、運(yùn)行時(shí)NC和斷開連接等。設(shè)計(jì)協(xié)同組：包括凸輪曲線和載荷曲線的導(dǎo)出，ECAD的導(dǎo)人與導(dǎo)出，以及組件的移動(dòng)、替換、添加、新建等。3.“帶條”工具欄命令機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)“帶條”工具（MechatronicsRibbonBar）是之NX界面最左側(cè)的工具欄。各組功能如下。系統(tǒng)導(dǎo)航器，包括“需求”、“功能”和“邏輯”，這部分命令與“系統(tǒng)工程”命令含義相同。如圖1-7所示。圖1-7

系統(tǒng)導(dǎo)航器機(jī)電導(dǎo)航器，用于創(chuàng)建NX模型，添加組件特征，設(shè)置運(yùn)動(dòng)副、耦合副、添加運(yùn)動(dòng)控制、傳感器和執(zhí)行器等，這部分命令與“機(jī)械”、“電氣”、“自動(dòng)化”、“設(shè)計(jì)協(xié)痛”命令含義相同。如圖1-8所示。圖1-8機(jī)電導(dǎo)航器運(yùn)行時(shí)察看器，用于查看仿真運(yùn)行過程中NX系統(tǒng)的某些參數(shù)或者某些特征對象的數(shù)值變化。如圖1-9所示。圖1-9運(yùn)行時(shí)察看器運(yùn)行時(shí)表達(dá)式，可添加、設(shè)置或查看運(yùn)行時(shí)表達(dá)式。如圖1-10所示。圖1-10運(yùn)行時(shí)表達(dá)式裝配導(dǎo)航器，用于建立裝配體的顯示。如圖1-11所示。圖1-11裝配導(dǎo)航器部件導(dǎo)航器，包括模型試圖、攝像機(jī)、測量和模型歷史記錄等。如圖1-12所示。圖1-12部件導(dǎo)航器重用庫，可以訪問重用對象和組件。如圖1-13所示。圖1-13重用庫（二）剛體1.概念剛體（RigidBody）通常是指在運(yùn)動(dòng)中或受力作用后，形狀和大小不變，而且內(nèi)部各點(diǎn)的相對位置不變的物體。如圖1-15所示。剛體組件可使幾何對象在物理系統(tǒng)的控制下運(yùn)動(dòng)。剛體具備質(zhì)量屬性，可接受外力與扭矩，并能受到重力及其他作用力的影響。如果幾何體未定義剛體對象，那么這個(gè)幾何體將完全靜止。一般而言，剛體具有的物理屬性包括質(zhì)量、慣性、平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)速度、質(zhì)心位置以及方位（由所選幾何對象決定）等。注：一個(gè)或多個(gè)幾何體上只能添加一個(gè)剛體，剛體之間不可產(chǎn)生交集。圖1-15

剛體對話框2.參數(shù)（1）剛體對象選擇對象：選擇一個(gè)或多個(gè)對象生成一個(gè)剛體。如圖1-16所示。圖1-16選擇對象（2）質(zhì)量屬性自動(dòng)：NX根據(jù)幾何信息與用戶設(shè)定的值自動(dòng)計(jì)算質(zhì)量。如圖1-17所示。用戶定義：需要用戶手動(dòng)輸入指定質(zhì)心、指定對象的坐標(biāo)系、質(zhì)量與慣性矩。圖1-17質(zhì)量屬性（3）名稱定義剛體的名稱。如圖1-18所示。圖1-18名稱3.創(chuàng)建（1）方法1在“機(jī)電導(dǎo)航器”中，右擊“基本機(jī)電對象”，選擇“新建”彈出右側(cè)菜單。單擊“剛體”命令。如圖1-19所示。圖1-19方法1（2）方法2單擊上邊框條中的“菜單”，選擇“插入”，在彈出的右側(cè)菜單中選擇“基本機(jī)電對象”。單擊“剛體”。如圖1-20所示。圖1-20方法2（3）方法3在“主頁”選項(xiàng)卡中，選擇“機(jī)械”欄，在“剛體”的下拉菜單中選擇“剛體”命令。如圖1-21所示。圖1-21方法3（三）碰撞體1.概念碰撞體是物理組件的一類，它要與剛體一起添加到幾何對象上才能觸發(fā)碰撞。兩個(gè)剛體都定義有碰撞體時(shí)，物理引擎才會計(jì)算碰撞，沒有碰撞體的剛體會相互穿過。如圖1-22所示。圖1-22碰撞體對話框2.參數(shù)（1）碰撞體對象選擇對象：選擇一個(gè)或多個(gè)對象，根據(jù)所選對象計(jì)算碰撞范圍的形狀。如圖1-23所示。圖1-23對象（2）碰撞形狀包括方塊、球、圓柱、膠囊體、凸多面體、多個(gè)凸多面體、網(wǎng)格面。如圖1-24所示。圖1-24形狀（3）形狀屬性自動(dòng)：默認(rèn)形狀屬性，自動(dòng)計(jì)算碰撞形狀。用戶定義：需要輸入自定義參數(shù)（碰撞體的長度、寬度和高度）。如圖1-25所示。圖1-25形狀屬性（4）形狀屬性定義碰撞體的名稱。如圖1-26所示。圖1-26名稱3.創(chuàng)建（1）方法1在“機(jī)電導(dǎo)航器”中，右擊“基本機(jī)電對象”，選擇“新建”彈出右側(cè)菜單。單擊“碰撞體”命令。如圖1-27所示。圖1-27方法1（2）方法2在“菜單”中，選擇“插入”，在彈出的右側(cè)菜單中選擇“基本機(jī)電對象”。單擊“碰撞體”。如圖1-28所示。圖1-28方法2（3）方法3在“主頁”選項(xiàng)卡中，選擇“機(jī)械”欄，單擊“碰撞體”命令。如圖1-29所示。圖1-29方法304任務(wù)實(shí)施（一）打開組件模型1、在“文件”選項(xiàng)卡中，單擊“打開”按鈕。選擇文件“Freefall_NX1984”，單擊“確定”。（一）打開組件模型2、在“應(yīng)用模塊”選項(xiàng)卡中，選擇“設(shè)計(jì)”組，單擊“更多”的下拉菜單“機(jī)電概念設(shè)計(jì)”。（二）創(chuàng)建機(jī)電仿真的機(jī)械關(guān)系1、在“主頁”選項(xiàng)卡中，單擊“機(jī)械”組的“剛體”命令。（二）創(chuàng)建機(jī)電仿真的機(jī)械關(guān)系2、在彈出的“剛體”對話框中，單擊“選擇對象（0）”，選擇小球。剛體名稱更改為“小球”，單擊“確定”。如果剛體對話框未顯示完全，單擊對話框左上角的對話框選項(xiàng)。單擊“剛體（更多）”。（二）創(chuàng)建機(jī)電仿真的機(jī)械關(guān)系3、在“主頁”選項(xiàng)卡中，單擊“機(jī)械”組的“碰撞體”命令。（二）創(chuàng)建機(jī)電仿真的機(jī)械關(guān)系4、單擊“選擇對象（0）”，選擇小球表面?！芭鲎残螤睢迸c“形狀屬性”設(shè)置為“球+自動(dòng)”。名稱更改為“小球_表面”，單擊“應(yīng)用”。（二）創(chuàng)建機(jī)電仿真的機(jī)械關(guān)系5、單擊“選擇對象（0）”，選擇盒子底面?！芭鲎残螤睢迸c“形狀屬性”默認(rèn)為“方塊+自動(dòng)”。名稱更改為“盒子_底面”，單擊“確定”。（二）創(chuàng)建機(jī)電仿真的機(jī)械關(guān)系6、如圖，為設(shè)置完的機(jī)電導(dǎo)航器。（三）運(yùn)行仿真1、長按鼠標(biāo)滾輪移動(dòng)，轉(zhuǎn)換視角。右鍵視圖空白處，單擊“適合窗口”，將視