proe運(yùn)動(dòng)仿真.doc

第1章運(yùn)動(dòng)仿真本章重點(diǎn)應(yīng)力分析的一般步驟邊界條件的創(chuàng)建查看分析結(jié)果報(bào)告的生成和分析本章典型效果圖1.1機(jī)構(gòu)模塊簡介在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，建立模型后設(shè)計(jì)者往往需要通過虛擬的手段，在電腦上模擬所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)，來達(dá)到在虛擬的環(huán)境中模擬現(xiàn)實(shí)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的目的。對(duì)于提高設(shè)計(jì)效率降低成本有很大的作用。Pro/engineer中“機(jī)構(gòu)”模塊是專門用來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和動(dòng)態(tài)分析的模塊。PROE的運(yùn)動(dòng)仿真與動(dòng)態(tài)分析功能集成在“機(jī)構(gòu)”模塊中，包括Mechanismdesign（機(jī)械設(shè)計(jì)）和Mechanismdynamics（機(jī)械動(dòng)態(tài)）兩個(gè)方面的分析功能。使用“機(jī)械設(shè)計(jì)”分析功能相當(dāng)于進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真，使用“機(jī)械設(shè)計(jì)”分析功能來創(chuàng)建某種機(jī)構(gòu)，定義特定運(yùn)動(dòng)副，創(chuàng)建能使其運(yùn)動(dòng)起來的伺服電動(dòng)機(jī)，來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模擬。并可以觀察并記錄分析，可以測量諸如位置、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)特征，可以通過圖形直觀的顯示這些測量量。也可創(chuàng)建軌跡曲線和運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，用物理方法描述運(yùn)動(dòng)。使用“機(jī)械動(dòng)態(tài)”分析功能可在機(jī)構(gòu)上定義重力，力和力矩，彈簧，阻尼等等特征?？梢栽O(shè)置機(jī)構(gòu)的材料，密度等特征，使其更加接近現(xiàn)實(shí)中的結(jié)構(gòu)，到達(dá)真實(shí)的模擬現(xiàn)實(shí)的目的。如果單純的研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，而不涉及質(zhì)量，重力等參數(shù)，只需要使用“機(jī)械設(shè)計(jì)”分析功能即可，即進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，如果還需要更進(jìn)一步分析機(jī)構(gòu)受重力，外界輸入的力和力矩，阻尼等等的影響，則必須使用“機(jī)械設(shè)計(jì)”來進(jìn)行靜態(tài)分析，動(dòng)態(tài)分析等等。1.2總體界面及使用環(huán)境在裝配環(huán)境下定義機(jī)構(gòu)的連接方式后，單擊菜單欄菜單“應(yīng)用程序”“機(jī)構(gòu)”，如圖1-1所示。系統(tǒng)進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊環(huán)境，呈現(xiàn)圖1-2所示的機(jī)構(gòu)模塊主界面：菜單欄增加如圖1-3所示的“機(jī)構(gòu)”下拉菜單，模型樹增加了如圖1-4所示“機(jī)構(gòu)”一項(xiàng)內(nèi)容，窗口右邊出現(xiàn)如圖1-5所示的工具欄圖標(biāo)。下拉菜單的每一個(gè)選項(xiàng)與工具欄每一個(gè)圖標(biāo)相對(duì)應(yīng)。用戶既可以通過菜單選擇進(jìn)行相關(guān)操作。也可以直接點(diǎn)擊快捷工具欄圖標(biāo)進(jìn)行操作。圖1-1由裝配環(huán)境進(jìn)入機(jī)構(gòu)環(huán)境圖圖1-2機(jī)構(gòu)模塊下的主界面圖圖1-3機(jī)構(gòu)菜單圖1-4模型樹菜單圖1-5工具欄圖標(biāo)圖1-5所示的“機(jī)構(gòu)”工具欄圖標(biāo)和圖1-3中下拉菜單各選項(xiàng)功能解釋如下：連接軸設(shè)置：打開“連接軸設(shè)置”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義零參照、再生值以及連接軸的限制設(shè)置。凸輪：打開“凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)連接”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可創(chuàng)建新的凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu),也可編輯或刪除現(xiàn)有的凸輪從動(dòng)機(jī)構(gòu)。槽：打開“槽從動(dòng)機(jī)構(gòu)連接”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可創(chuàng)建新的槽從動(dòng)機(jī)構(gòu)，也可編輯或刪除現(xiàn)有的槽從動(dòng)機(jī)構(gòu)。齒輪：打開“齒輪副”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可創(chuàng)建新的齒輪副，也可編輯、移除復(fù)制現(xiàn)有的齒輪副。伺服電動(dòng)機(jī)：打開“伺服電動(dòng)機(jī)”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義伺服電動(dòng)機(jī)，也可編輯、移除或復(fù)制現(xiàn)有的伺服電動(dòng)機(jī)。執(zhí)行電動(dòng)機(jī)：打開“執(zhí)行電動(dòng)機(jī)”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，也可編輯、移除或復(fù)制現(xiàn)有的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。彈簧：打開“彈簧”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義彈簧，也可編輯、移除或復(fù)制現(xiàn)有的彈簧。阻尼器：打開“阻尼器”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義阻尼器，也可編輯、移除或復(fù)制現(xiàn)有的阻尼器。力/扭矩：打開“力/扭矩”(對(duì)話框，使用此對(duì)話框可定義力或扭矩。也可編輯、移除或復(fù)制現(xiàn)有的力/扭矩負(fù)荷。重力：打開“重力”對(duì)話框，可在其中定義重力。初始條件：打開“初始條件”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可指定初始位置快照，并可為點(diǎn)、連接軸、主體或槽定義速度初始條件。質(zhì)量屬性：打開“質(zhì)量屬性”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可指定零件的質(zhì)量屬性，也可指定組件的密度。拖動(dòng)：打開“拖動(dòng)”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可將機(jī)構(gòu)拖動(dòng)至所需的配置并拍取快照。連接：打開“連接組件”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可根據(jù)需要鎖定或解鎖任意主體或連接，并運(yùn)行組件分析。分析：打開“分析”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可添加、編輯、移除、復(fù)制或運(yùn)行分析?；胤牛捍蜷_“回放”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可回放分析運(yùn)行的結(jié)果。也可將結(jié)果保存到一個(gè)文件中、恢復(fù)先前保存的結(jié)果或輸出結(jié)果。測量：打開“測量結(jié)果”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可創(chuàng)建測量，并可選取要顯示的測量和結(jié)果集。也可以對(duì)結(jié)果出圖或?qū)⑵浔４娴揭粋€(gè)表中。軌跡曲線：打開“軌跡曲線”對(duì)話框，使用此對(duì)話框生成軌跡曲線或凸輪合成曲線。除了這些主要的菜單和工具外。還有幾個(gè)零散的菜單需要注意。1.2.1“編輯”菜單在“編輯”菜單中與“機(jī)構(gòu)”模塊有關(guān)的菜單主要是：重定義主體：打開“重定義主體”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可移除組件中主體的組件約束。通過單擊箭頭選擇零件后，對(duì)話框顯示已經(jīng)定義好的約束，元件和組建參照，設(shè)計(jì)者可以移除約束，重新指定元件或組件參照，如圖1-6所示。設(shè)置：打開“設(shè)置”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可指定機(jī)械設(shè)計(jì)用來裝配機(jī)構(gòu)的公差，也可指定在分析運(yùn)行失敗時(shí)“機(jī)械設(shè)計(jì)”將采取的操作。如是否發(fā)出警告聲，操作失敗時(shí)是否暫停運(yùn)行或是繼續(xù)運(yùn)行等等，該配置有利于設(shè)計(jì)者高效率的完成工作。如圖1-7所示。圖1-6重定義主體對(duì)話框圖1-7設(shè)置對(duì)話框1.2.2“視圖”菜單在“視圖”菜單中與“機(jī)構(gòu)”模塊有關(guān)的菜單主要是：加亮主體：以綠色顯示基礎(chǔ)主體。顯示設(shè)置：機(jī)構(gòu)顯示，打開“顯示圖元”對(duì)話框，使用此對(duì)話框可打開或關(guān)閉工具欄上某個(gè)圖標(biāo)的可見性。去掉任何一個(gè)復(fù)選框前面的勾號(hào)，則該工具在工具欄上不可見。圖1-8顯示圖元對(duì)話框1.2.3“信息”菜單：單擊“信息”“機(jī)構(gòu)”下拉菜單，或在模型樹中右鍵單擊“機(jī)構(gòu)”節(jié)點(diǎn)并選取“信息”，系統(tǒng)打開“信息”菜單，如圖1-9所示。使用“信息”菜單上的命令以查看模型的信息摘要。利用這些摘要不必打開“機(jī)構(gòu)”模型便可以更好地對(duì)其進(jìn)行了解，并可查看所有對(duì)話框以獲取所需信息。在兩種情況下，都會(huì)打開一個(gè)帶有以下命令的子菜單。選取其中一個(gè)命令打開帶有摘要信息的Pro/ENGINEER瀏覽器窗口。（1）摘要：機(jī)構(gòu)的高級(jí)摘要，其中包括機(jī)構(gòu)圖元的信息和模型中所出現(xiàn)的項(xiàng)目數(shù)。如圖1-10（2）詳細(xì)信息：包括所有圖元及其相關(guān)屬性。如圖1-11所示。（3）質(zhì)量屬性：列出機(jī)構(gòu)的質(zhì)量、重心及慣性分量。如圖1-12所示。機(jī)構(gòu)為“模型樹”中每個(gè)“機(jī)械設(shè)計(jì)”圖元都提供一個(gè)“信息”選項(xiàng)。右鍵單擊并為某個(gè)特定圖元選中此選項(xiàng)后，會(huì)打開一個(gè)帶有針對(duì)該圖元的詳細(xì)摘要的瀏覽器窗口。圖1-9信息菜單中機(jī)構(gòu)信息圖圖1-10摘要信息圖圖1-11詳細(xì)信息圖圖1-12質(zhì)量屬性信息圖1.3機(jī)械設(shè)計(jì)模塊的分析流程要進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)，必須遵循一定的步奏。Pro/Engineer“機(jī)械設(shè)計(jì)”模塊包括“機(jī)械設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)”（運(yùn)動(dòng)仿真）和“機(jī)械設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)”（動(dòng)態(tài)分析）兩部分，使用“機(jī)械設(shè)計(jì)”分析功能，可在不考慮作用于系統(tǒng)上的力的情況下分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，并測量主體位置、速度和加速度。和前者不同的是“機(jī)械動(dòng)態(tài)”分析包括多個(gè)建模圖元，其中包括彈簧、阻尼器、力/力矩負(fù)荷以及重力?？筛鶕?jù)電動(dòng)機(jī)所施加的力及其位置、速度或加速度來定義電動(dòng)機(jī)。除重復(fù)組件和運(yùn)動(dòng)分析外，還可運(yùn)行動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和力平衡分析。也可創(chuàng)建測量，以監(jiān)測連接上的力以及點(diǎn)、頂點(diǎn)或連接軸的速度或加速度?？纱_定在分析期間是否出現(xiàn)碰撞，并可使用脈沖測量定量由于碰撞而引起的動(dòng)量變化。由于動(dòng)態(tài)分析必須計(jì)算作用于機(jī)構(gòu)的力，所以它需要用到主體質(zhì)量屬性。兩者進(jìn)行分析時(shí)流程基本上一致：類型機(jī)械設(shè)計(jì)流程機(jī)械動(dòng)態(tài)動(dòng)流程創(chuàng)建模型定義主體生成連接定義連接軸置生成特殊連接定義主體指定質(zhì)量屬性生成連接定義連接軸設(shè)置生成特殊連接添加建模圖元應(yīng)用伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用彈簧應(yīng)用阻尼器應(yīng)用執(zhí)行電動(dòng)機(jī)定義力/力矩負(fù)荷定義重力創(chuàng)建分析模型運(yùn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析運(yùn)行重復(fù)組件分析運(yùn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析運(yùn)行動(dòng)態(tài)分析運(yùn)行靜態(tài)分析運(yùn)行力平衡分析運(yùn)行重復(fù)組件分析獲得結(jié)果回放結(jié)果檢查干涉查看測量創(chuàng)建軌跡曲線創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)包絡(luò)回放結(jié)果檢查干涉查看定義的測量和動(dòng)態(tài)測量創(chuàng)建軌跡曲線和運(yùn)動(dòng)包絡(luò)創(chuàng)建要轉(zhuǎn)移到Mechanica結(jié)構(gòu)的負(fù)荷集表1.1分析流程表1.4機(jī)械設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)分析詳解了解了上面基本的分析過程后，下面通過具體的例子一步一步來進(jìn)行具體的分析。（1）將光盤文件復(fù)制到硬盤上，啟動(dòng)pro/engineer。單擊菜單“文件”“設(shè)置工作目錄”。打開“選取工作目錄”對(duì)話框工作，將目錄設(shè)置為X：/example_1。單擊確定。則系統(tǒng)工作在此目錄下。如圖1-13所示。（2）單擊菜單“文件”“新建”。打開“新建”對(duì)話框，選擇“組件”選項(xiàng)，將組件名改為asm。去掉“使用缺省模版”復(fù)選框前面的勾號(hào)，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)打開“新文件選項(xiàng)”對(duì)話框，如圖1-14所示。(3)在列表中選擇mmns_asm_design為模板，單擊確定。（4）單擊圖標(biāo)，打開“打開”對(duì)話框，如圖1-15所示。選取a.prt，單擊“打開”按鈕，系統(tǒng)彈出“元件放置”對(duì)話框。單擊按鈕接受缺省約束放置，單擊確定按鈕。這樣系統(tǒng)自動(dòng)定義此為基礎(chǔ)主體。如圖1-16所示。圖1-13選取工作目錄對(duì)話框圖1-14新文件選項(xiàng)對(duì)話框圖1-15打開對(duì)話框圖1-16元件放置對(duì)話框圖1-16元件放置后圖（5）單擊圖標(biāo)，打開“打開”對(duì)話框，選取b.prt，單擊“打開”按鈕，系統(tǒng)彈出“元件放置”對(duì)話框。單擊“連接”選項(xiàng)卡，對(duì)話框變成如圖1-17所