《Creo基礎與應用》 課件 項目5、6　零部件裝配、機構運動仿真

05零部件裝配267任務1裝配球閥任務2生成球閥爆炸視圖268裝配球閥任務1269學習目標1.能應用“組裝”工具打開元件文件。2.能合理選擇約束進行元件的裝配。3.能應用“陣列”工具批量裝配元件。270任務描述多個元件或子裝配通過一定的約束關系建立聯(lián)系，組成一個完整的組件，這個過程稱為裝配。裝配約束類型多種多樣，實現(xiàn)相同的位置關系可以采用的約束類型也不唯一，用戶可以根據(jù)個人理解和使用習慣進行操作。本任務通過完成如圖所示球閥的裝配，學會打開和導入元件，創(chuàng)建元件間的約束關系以滿足裝配位置要求，并練習應用“陣列”工具批量裝配元件。271272球閥相關知識1.?組裝元件的方法（1）相對于裝配中的基礎元件、其他元件或基準特征的位置，指定元件位置，可實現(xiàn)參數(shù)方式組裝該元件。（2）使用預定義的元件接口自動或手動組裝元件。（3）用封裝作為一種臨時措施，以非參數(shù)化的方式來裝配一個元件，然后用裝配指令確定其位置。（4）在“裝配”中創(chuàng)建零件或子裝配。（5）可以使用記事本并指定聲明，以自動組裝元件。（6）可將元件作為裝配中的一個元素，而無須放置在裝配窗口中。2732.?元件放置裝配中元件的放置決定于定義的所有集中的約束。單個約束集可定義單個元件的放置。如果來自某一集的約束與另一集中的約束相沖突，則放置狀況變?yōu)闊o效，必須重新定義、禁用或移除約束直到放置狀況變?yōu)橛行АＴ谟脩舳x的約束集中可隨意添加或刪除約束，并無任何預定義的約束。使用“元件放置”選項卡，可通過建立用于定義裝配中元件位置的約束來參數(shù)化組裝元件。元件位置隨著元件或裝配特征更改而更新為約束設置值。274“元件放置”選項卡由“方法”“約束”“移動”“元件顯示”“狀況”和“放置”“移動”“屬性”子選項卡及快捷菜單組成，如圖所示。275“元件放置”選項卡各按鈕的具體說明見下表。276“元件放置”選項卡中按鈕的具體說明277“元件放置”選項卡中按鈕的具體說明“放置”子選項卡的界面如圖所示，其包含導航收集區(qū)和約束屬性區(qū)兩個區(qū)域，可啟用并顯示元件放置和連接定義。導航收集區(qū)顯示集和約束，約束屬性區(qū)定義對應約束的類型并顯示約束狀況。278“放置”子選項卡“移動”子選項卡可移動正在組裝的元件，以方便訪問。當“移動”子選項卡處于活動狀態(tài)時，將暫停所有其他元件的放置操作。在“移動”子選項卡中，可對運動類型、運動參考等進行設置，如圖所示。279“移動”子選項卡280運動類型有“定向模式”（重定向視圖）、“平移”（移動元件）、“旋轉”（旋轉元件）和“調整”（調整元件的位置）四種，默認值是“平移”。選中“在視圖平面中相對”復選框時，用戶可相對于視圖平面移動元件。選中“運動參考”復選框時，可相對于元件或參考移動元件，并激活“參考”收集器?！皡⒖肌笔占骺墒占\動的參考，最多可收集兩個參考。選取一個參考后，可激活“垂直”（垂直于選定參考移動元件）和“平行”（平行于選定參考移動元件）選項?！皩傩浴弊舆x項卡用于顯示元件名稱?？旖莶藛瓮ㄟ^在圖形窗口單擊鼠標右鍵彈出，其命令和具體說明見下表。281

“元件放置”選項卡中快捷菜單的命令和具體說明2823.?裝配約束類型元件在空間存在

6

個自由度，其中有

3

個移動自由度和

3

個旋轉自由度。為了約束其自由度，并能與裝配文件中的其他元件形成連接關系，Creo

軟件配置了

11

種裝配約束類型，其具體說明見下表。283裝配約束類型及具體說明生成球閥爆炸視圖任務2284學習目標1.能打開裝配文件。2.能對裝配部件進行分解爆炸。3.能編輯爆炸視圖中各元件的位置。4.能保存和關閉爆炸視圖。285任務描述爆炸視圖是指在同一裝配體模型內(nèi)將各組件拆分開，使各組件之間分開一定的距離，以便于觀察裝配體中的每一個組件，更清晰地反映元件的裝配方向和關系，包括分解視圖、編輯位置、切換狀態(tài)等功能。本任務通過創(chuàng)建如圖所示的球閥爆炸視圖，學習打開裝配文件，練習創(chuàng)建、編輯、保存和關閉爆炸視圖。286287球閥爆炸視圖相關知識1.?爆炸視圖組件的爆炸視圖（也稱為分解視圖）將模型中每個元件與其他元件分開表示，僅影響裝配外觀，不會更改設計目的以及組裝元件之間的實際距離。每個裝配可定義并保存多個分解視圖，并且這些分解視圖可以在“視圖管理器”中實現(xiàn)切換。對于每個分解視圖，可執(zhí)行下列操作：（1）選擇一些元件，然后分別設置其分解狀態(tài)。（2）更改元件的位置。（3）創(chuàng)建、修改和刪除修飾偏移線。288關閉分解視圖時，將保留與元件分解位置有關的信息。打開分解視圖后，元件將返回至其上一分解位置。在默認情況下，未分解視圖和分解視圖之間以動畫形式過渡，可通過為分解操作指定以秒為單位的持續(xù)時間來進一步自定義顯示。選擇了“跟隨分解序列”選項后，按照設置元件分解位置的順序來分解元件，按照相反順序來取消分解。2892.?分解工具分解視圖可通過“分解工具”選項卡進行創(chuàng)建和編輯?！胺纸夤ぞ摺边x項卡由“設置”和“參考”“選項”“分解線”子選項卡及快捷菜單組成，如圖所示。290“分解工具”選項卡“設置”包含運動類型按鈕、運動參考收集器、“分解狀態(tài)”按鈕

和“創(chuàng)建偏移線”按鈕

。運動類型有平移、旋轉和視圖平面三種，具體說明見下表。運動參考收集器可顯示選定的運動參考?！胺纸鉅顟B(tài)”按鈕用于將視圖狀況設置為已分解或未分解。291“設置”中運動類型的具體說明“參考”子選項卡收集和顯示用于已分解元件的運動參考，其中“要移動的元件”可顯示對應于選定運動參考的元件，“移動參考”可激活運動參考收集器并顯示所選定的運動參考?！斑x項”子選項卡可將復制的位置應用于元件、定義運動增量以及移動帶有已分解元件的元件子項。292“分解線”子選項卡可以創(chuàng)建、修改和刪除元件之間的分解線，具體說明見下表。293

“分解線”子選項卡的具體說明快捷菜單通過在圖形窗口單擊鼠標右鍵激活，具體命令見下表。294“分解工具”選項卡中快捷菜單的具體說明3.?視圖管理器“視圖管理器”對話框可以對層狀態(tài)、分解視圖、裝配橫截面、裝配顯示樣式、裝配方向、外觀狀態(tài)等進行創(chuàng)建和編輯，如圖所示。295

“視圖管理器”對話框

“視圖管理器”對話框中的“分解”選項卡有兩個區(qū)域：（1）“列表”區(qū)域可以列出已保存的分解視圖，如圖所示。默認情況下，單擊“分解”選項卡時此區(qū)域打開。296

“分解”選項卡的“列表”區(qū)域（2）“屬性”區(qū)域包含以下工具，其命令、圖標和具體說明見下表。297“分解”選項卡的“屬性”區(qū)域298

“分解”選項卡中“屬性”區(qū)域工具的具體說明06機構運動仿真299任務1仿真鉸鏈四桿機構的運動任務2仿真輪系的運動任務3仿真間歇槽輪機構的運動300仿真鉸鏈四桿機構的運動任務1301學習目標1.能夠在元件間定義“銷”連接，完成機構的組裝。2.能進入“機構”應用模塊，學會創(chuàng)建運動仿真。3.能添加和編輯伺服電動機參數(shù)。4.能進行機構分析。5.能測量并保存分析結果。302任務描述機構的運動仿真可以檢查機構元件間的碰撞和干涉等情況，且能分析得出相應變量的測量結果，模擬機構的真實運動，便于設計人員對設計進行核對和優(yōu)化。本任務通過仿真圖所示鉸鏈四桿機構的運動，練習在元件間定義“銷”連接，完成機構的組裝，學習進入“機構”模塊創(chuàng)建運動仿真，學會添加和編輯電動機參數(shù)，進行機構分析，并測量和保存分析結果。303304鉸鏈四桿機構相關知識1.?機構運動仿真的創(chuàng)建過程機構運動仿真的創(chuàng)建過程如圖所示。305機構運動仿真的創(chuàng)建過程2.?連接類型在進入“機構”模塊進行運動仿真和分析前，需在裝配模式完成各元件間的約束和連接。元件之間的連接是利用預定義約束集來實現(xiàn)的?！霸胖谩边x項卡中包含了13

種元件連接類型，其圖標和具體說明見下表。306元件連接類型的圖標和具體說明307元件連接類型的圖標和具體說明3.?“機構”選項卡移動、評估和分析機構模型均可使用“機構”選項卡上的按鈕來實現(xiàn)?！皺C構”選項卡包含“信息”組、“分析”組、“運動”組、“連接”組、“插入”組、“屬性和條件”組、“剛性主體”組、“基準”組和“關閉”組，如圖所示。308

“機構”選項卡309通過“信息”組可對機構中元件的質量屬性、所有圖元的詳細信息進行羅列和匯總，并編輯機構顯示的相關選項。通過“分析”組可對機構進行分析，回放機構仿真運動，測量相關變量，并分析軌跡曲線等。通過“運動”組中的“拖動元件”可打開“拖動”對話框，移動元件和拍攝快照。通過“連接”組可創(chuàng)建機構的連接，包括“齒輪”、“凸輪”、“3D

接觸”和“帶”四種。310通過“插入”組可配置機構上的力，包括“伺服電動機”、“執(zhí)行電動機”、“力/扭矩”、“襯套載荷”、“彈簧”和“阻尼器”六種。通過“屬性和條件”組可向機構分配屬性和條件，包括“質量屬性”、“重力”、“初始條件”和“終止條件”。通過“剛性主體”組可操控機構中的剛性主體。通過“基準”組可創(chuàng)建所需的基準平面、基準軸、基準點等參考，并進入草繪環(huán)境。通過“關閉”組可退出機構模式。3114.?“電動機”選項卡定義伺服電動機、執(zhí)行電動機或力/扭矩均可使用“電動機”選項卡中的工具來完成。“電動機”選項卡由“運動類型”“參考”“配置文件”和“參考”“配置文件詳情”“屬性”子選項卡組成，如圖所示?！半妱訖C”選項卡312“運動類型”包含“平移”、“旋轉”和“槽”，分別用于創(chuàng)建“平移”“旋轉”或“槽”電動機。運動類型根據(jù)用戶選擇的從動圖元自動調整?！皡⒖肌卑皬膭訄D元收集器”和“反向”按鈕

。其中，從動圖元可以是一個點、一個平面或一個運動軸等，“反向”用于調節(jié)電動機的運動方向?！芭渲梦募卑膀寗訑?shù)量”和“函數(shù)類型”，設置電動機函數(shù)時，這兩個選項的設置直接影響電動機的運動，其具體說明見下表。313電動機“驅動數(shù)量”和“函數(shù)類型”的具體說明“參考”子選項卡與“參考”聯(lián)動，可將從動圖元的信息具體地反映出來。選取從動圖元后，收集器右側會出現(xiàn)“編輯運動軸”按鈕

。單擊“編輯運動軸”按鈕

，系統(tǒng)彈出“運動軸”對話框，可編輯旋轉軸的當前位置、啟用重新生成值和限制最大、最小值等，如圖所示。314“運動軸”對話框“配置文件詳情”子選項卡用于設置電動機的驅動數(shù)量、初始狀態(tài)、函數(shù)類型、驅動系數(shù)和圖形顯示，圖形顯示可在“圖表工具”窗口中顯示電動機輪廓，如圖所示?！皩傩浴弊舆x項卡用于編輯電動機的特征名稱，更改電動機特征屬性。315“配置文件詳情”子選項卡5.?機構分析機構分析包含位置分析、運動學分析、動態(tài)分析、靜態(tài)分析和力平衡分析。位置分析可確定機構能否在采用的伺服電動機和連接要求下進行組裝。運動學分析可使機構與伺服電動機一起移動，并且在不考慮作用于系統(tǒng)上的力的情況下分析其運動。動態(tài)分析可研究作用于機構中各剛性主體上的慣性力、重力和外力之間的關系。靜態(tài)分析可研究作用在已達到平衡狀態(tài)的剛性主體上的力。力平衡分析可求出要使機構在特定形態(tài)中保持固定所需要的力。本項目中主要使用的是位置分析和運動學分析。316機構分析的編輯通過“分析定義”對話框來實現(xiàn)，如圖所示。其中，“首選項”選項卡針對圖形顯示的開始時間、結束時間、幀數(shù)、幀頻等參數(shù)進行編輯，并設置鎖定的圖元，確定初始配置；“電動機”選項卡可以對電動機進行新建和編輯；“外部載荷”選項卡對于位置和運動分析不可用。定義完成后，可以立刻分析。單擊“運行”按鈕時，將檢查分析中是否存在錯誤，檢查方式與單擊“確定”按鈕時相同，但對已定義的分析只是運行而并不添加到模型中。單擊“確定”按鈕后，軟件會完成定義，創(chuàng)建分析并將分析定義添加到模型中。317318“分析定義”對話框6.?測量類型Creo

可創(chuàng)建測量的類型受到

MechanismDynamics許可證的限制。當擁有該許可證時，Creo軟件可創(chuàng)建任何這些測量。319測量類型的種類和具體說明

320測量類型的種類和具體說明

仿真輪系的運動任務2321學習目標1.能熟練創(chuàng)建運動仿真。2.能完成“齒輪”連接的定義。3.能導出運動仿真動畫。322任務描述齒輪傳動能按恒定的傳動比平穩(wěn)地傳遞運動和動力，在現(xiàn)代機器和儀器中的應用極為廣泛。Creo

機構模塊能在已有運動軸上創(chuàng)建齒輪副的連接，實現(xiàn)加速、減速、換向等功能。本任務通過仿真如圖所示輪系機構的運動，復習創(chuàng)建運動仿真的過程，學習直齒圓柱齒輪副、錐齒輪副和蝸輪蝸桿副連接的定義，并導出輪系的運動動畫，便于展示該輪系的傳動過程。323324輪系機構相關知識1.?通用齒輪副Creo

可以實現(xiàn)通用齒輪副和動態(tài)齒輪副（有許可證的情況下）的創(chuàng)建，本任務中主要針對通用齒輪副展開。通用齒輪副是一種可在任何運動軸組合上創(chuàng)建的齒輪副，例如兩個旋轉軸組合、一個旋轉軸和一個平移軸組合、兩個平移軸組合等。325創(chuàng)建通用齒輪副，定義兩個運動軸之間的運動關系時，齒輪副中的每個齒輪都需要有兩個剛性主體和一個運動軸連接。通用齒輪副連接可約束兩個運動軸的速度，但是不能約束由軸連接的剛性主體的相對空間方位。當用戶需要更改齒輪副中剛性主體的方向，以滿足機構中的其他物理約束、要指定伺服電動機配置文件、要配置齒輪副中齒輪主體的開始方向時，用戶可以使用“拖動”對話框來滿足對剛性主體方向的調節(jié)。由于通用齒輪副被視為速度約束，而且并非基于模型幾何，因此，可直接指定傳動比，并且可更改節(jié)圓直徑值。齒輪副工作時，齒輪副中兩個運動剛性主體的表面無須接觸。更改傳動比時無須創(chuàng)建新的幾何。3262.?“齒輪副定義”對話框各類齒輪副的主傳動齒輪、從動齒輪、傳動比等參數(shù)均在“齒輪副定義”對話框中設置，以錐齒輪副為例，如圖所示。327“齒輪副定義”對話框“齒輪副定義”對話框包含“名稱”輸入框、“類型”選擇框和“齒輪

1”“齒輪2”“屬性”選項卡。在“名稱”輸入框中可以命名所設置齒輪副連接的名稱；在“類型”選擇框中可以選擇齒輪副連接的類型，共包含一般、正、錐、蝸輪、齒條和小齒輪五種?！褒X輪

1”選項卡和“齒輪

2”選項卡可以分別選擇齒輪副傳動的兩個運動軸，并輸入節(jié)圓直徑；“屬性”選項卡可以選擇傳動比類型，錄入傳動比、壓力角、螺旋角等齒輪的基本參數(shù)。當傳動比類型為“節(jié)圓直徑”時，仍然可以編輯“齒輪

1”選項卡上的“齒輪

1”節(jié)圓直徑的值。當傳動比類型為“用戶定義”時，導入實數(shù)值作為相對節(jié)圓直徑或在“傳動比”中為“齒輪

1”和“齒輪

2”導入齒輪輪齒編號，軟件可自動計算兩個選項卡上的節(jié)圓直徑。螺旋角為正表示為右手螺旋。3283.?帶和滑輪在帶和滑輪系統(tǒng)中，滑輪是一種在其周邊有槽的輪盤，線纜或帶沿著該槽運行，并將滑輪連接到下一個滑輪?！皫А边x項卡由“未拉伸的長度”“設置”和“參考”“選項”“屬性”子選項卡及快捷菜單組成，如圖所示。329“帶”選項卡“未拉伸的長度”用于設置未拉伸的帶長度。輸入框中可輸入用戶定義的未拉伸帶長度，并選取正確的單位?！霸O置”用于設置帶剛度，以便計算滑輪上因帶拉伸而產(chǎn)生的力。在“剛度（E*A）”后的輸入框中可輸入帶的楊氏模量與截面面積的乘積，框中的值取決于從列表中選取的單位。“參考”子選項卡用于顯示滑輪放置參考和帶平面?！斑x項”子選項卡用于顯示滑輪剛性主體定義和帶包絡的數(shù)目。“屬性”子選項卡用于顯示帶和滑輪系統(tǒng)的名稱。330快捷菜單通過在“機構樹”或圖形窗口中用鼠標右鍵單擊某個帶和滑輪系統(tǒng)來彈出，其命令和具體說明見下表。331“帶”選項卡中快捷菜單的命令和具體說明4.“回放”工具使用“回放”工具可查看機構中零件間的干涉情況、將分析的不同部分組合成一段影片、顯示力和扭矩對機構的影響，以及在分析期間跟蹤測量的值。332“回放”對話框“回放”對話框包含“回放”“恢復”“保存”“移除”“導出”和“運動包絡”六個按鈕，具體說明見下表。333“回放”對話框中按鈕的具體說明除此之外，“回放”對話框中的“結果集”選項可以在當前會話中顯示分析結果和已保存的回放文件。單擊“碰撞檢測設置”按鈕，系統(tǒng)彈出“碰撞檢測設置”對話框，可指定結果集回放中是否包含碰撞檢測，包含全局還是部分以及回放如何提示碰撞檢測，如圖所示?！盎胤拧睂υ捒蛑械摹坝捌哦ā边x項卡可為回放指定開始時間和終止時間；“顯示箭頭”選項卡可選擇測量和輸入載荷，在回放期間，Creo

將選定測量和載荷以三維箭頭顯示。334335“碰撞檢測設置”對話框仿真間歇槽輪機構的運動任務3336學習目標1.能創(chuàng)建骨架模型。2.能完成“凸輪”連接的定義。3.能測量槽輪的旋轉速度，并生成圖表。337任務描述除了齒輪副外，凸輪機構也是常用的高副機構。凸輪機構可以準確實現(xiàn)各種復雜的運動要求，結構簡單、緊湊，只要適當?shù)卦O計凸輪的輪廓曲線，就可以得到各種預期的運動規(guī)律。本任務通過仿真如圖所示間歇槽輪機構的運動，學習骨架模型創(chuàng)建的方法，選擇“凸輪”連接正確定義撥盤和槽輪的關系，分析仿真運動結果，并測量槽輪的旋轉速度，以更加直觀地看出間歇啟停的運動效果。338339間歇槽輪機構相關知識1.?骨架模型骨架模型是預先確定的元件結構框架，共有兩種類型：標準骨架模型和運動骨架模型。標準骨架是為了定義裝配中某一元件的設計目的而創(chuàng)建的零件，可使用曲線、曲面以及基準特征來創(chuàng)建，也可包括實體幾何。在設計流程開始時創(chuàng)建骨架模型可以用來定義間距、幾何、元件放置、連接和機構。不管在創(chuàng)建其他元件之前還是之后創(chuàng)建或插入標準骨架，系統(tǒng)均會將新創(chuàng)建的骨架作為第一個元件插入。運動骨架模型是包含設計骨架和主體骨架的子裝配。340骨架模型可在設計過程中的任何時候創(chuàng)建，且只能在裝配中創(chuàng)建。放置在裝配中并通過它傳播的骨架模型可獨立于該裝配開發(fā)，且可隨時將其無縫地插入，也可將重要的設計信息從一個子系統(tǒng)或裝配傳遞至另一個子系統(tǒng)或裝配。創(chuàng)建骨架模型前，需考慮以下重要事項：341（1）在裝配中只能創(chuàng)建或插入一個運動骨架。（2）將“multiple_skeletons_allowed”配置選項設置為“yes”時，裝配中可以創(chuàng)建多個標準骨架。（3）骨架模型與其他任何裝配元件相似，具有特征、層、關系、視圖、剛性主體等。（4）外部參考控制設置可用于僅在骨