基于proe的机构运动仿真.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基于,proe,的机构运动仿真,机构设计基础,在,Pro/E,中的,应用程序,机构模块,进行装配的运动学分析和仿真。结果可以以,动画的形式表示,，也可以以,参数和数值,的形式输出。,可以,检查,运动件是否产生,干涉,，干涉体积，,运动件的轨迹,等。,还可以进行,运动的优化设计,。,一、运动仿真基本流程,创建连接,销钉、圆柱、滑动杆、平面和球连接等,建立伺服电动机,仿真运动的动力源,创建运动副,为组件中某两个相连接的元件设置相对运动,齿轮运动副、凸轮运动副或带传动副,设置运动环境,增加重力、执行电动机、弹簧、阻尼器和力,/,扭矩等,进行运动分析,获取结果,工作流程图,二、建立运动模型,1.,运动连接,刚性,6,个自由度被完全限制。,销钉,仅有,一个旋转自由度,，使用“轴对齐”和“平移”两个约束来限制其他,5,个自由度。,滑动杆,仅有,一个沿轴向的平移自由度,，使用“轴对齐”和“旋转”两个约束限制其他,5,个自由度。,二、建立运动模型,柱面,具有,一个旋转自由度,和,一个沿轴向的平移自由度,，使用,“,轴对齐,”,的约束限制其他,4,个自由度。,平面,具有,两个平移自由度,和,一个旋转自由度,，使用,“,平面,”,约束限制其他,3,个自由度,。,1.,运动连接（续）,二、建立运动模型,球,具有,3,个旋转自由度,，使用,“,点对齐,”,约束来限制,3,个平移自由度。,焊接,6,个自由度被完全限制，使用,“,坐标系（重合）,”,约束所有自由度。,轴承,具有,3,个旋转自由度,和,一个平移自由度,，相当于,“,球,”,连接的基础上再加一个平移自由度，使用,“,点与轴线对齐,”,来限制其他两个自由度。,1.,运动连接（续）,二、建立运动模型,连接类型,自由度,约束,平移,旋转,刚性（,Rigid,）,0,0,完全,销钉（,Pin,）,0,1,轴对齐；平面或点对齐,滑动杆（,Slider,）,1,0,轴对齐；平面或点对齐,圆柱（,Cylinder,）,1,1,轴对齐,平面（,Plannar,）,2,1,平面匹配,/,对齐,球（,Ball,）,0,3,点与点对齐,焊接（,Weld,）,0,0,坐标系对齐,轴承（,Bearing,）,1,3,点与边或轴线对齐,1.,运动连接（续）,二、建立运动模型,2.,质量属性,运动模型的质量属性包括,密度、体积、质量、重心和惯性矩,。对于不需要考虑“力”的情况，例如纯粹的机械运动，可以不设置质量属性,。,“定义属性”有三个选项：“缺省”、“密度”和“质量属性”。一般只需要对,“密度”,进行设置即可；如果不指定相关设置，系统则会指派“缺省”的设置。,二、建立运动模型,3.,拖动及快照,拖动功能可以在允许的运动范围内移动元组件，快照功能可以保存当前运动机构的位置状态。,二、建立运动模型,4.,伺服电机,伺服电动机能够为,机构提供驱动,。通过伺服电动机可以实现旋转及平移运动，并且能以函数的方式定义运动轮廓。,选取运动轴，曲柄连杆机构选择曲轴的销钉连接图标反向按钮改变旋向,类型分为两种，,一种是连接轴伺服电机,，用于定义某一旋转轴的旋转运动，可用于运动分析，另一种是,几何伺服电机,，用于创建复杂的运动如螺旋运动，不能用于运动分析。,定义轮廓，,“,规范,”,为位置时,模选项定义为斜坡曲轴旋转一圈,360,度，图形中可以查看定义的轮廓，横坐标为时间,4.,伺服电机,(,续,),插齿机构运动仿真,5.,实例演练,销钉连接,圆柱连接,牛头刨床机构运动仿真,销钉连接,滑动杆连接,三、运动副,1.,凸轮,凸轮运动副通过两个元件进行定义,，可以使用指定,曲面或曲线,的方式来定义凸轮及凸轮的工作区域。如果勾选“自动选择”，那么在选取一个曲面后，系统会自动选取包含此曲面在内的所有相切曲面。,“属性”选项卡能够,控制凸轮之间是否分离和摩擦系数,，如,果勾选了“,启用分离,”，那么两个凸轮将会在运动过程中分开。,三、运动副,实例演练：棘轮机构,1.,凸轮（续）,三、运动副,使用齿轮运动副可以控制两个连接轴之间的速度关系。齿轮运动副通过两个元件进行定义，彼此间无需相互接触。,2.,齿轮,三、运动副,齿轮类型分为一般、正、锥、涡轮、齿条与小齿轮。,对于所有类型，需对,每一个齿轮选取连接轴,，传动比一般都采用齿数比的方式予以确定。,对于齿条类，齿条的定义通常需要指出,“滑动杆”连接轴,，传动比定义一般使用,mm/rev,，即齿轮旋转一周，齿条前进的距离。,2.,齿轮（续）,三、运动副,实例演练,2.,齿轮（续）,四、运动环境,1.,重力,通过重力选项，可以对,重力加速度的数值及方向,进行设置。指令为直接点击按钮 缺省情况下，重力并未被启用，分析过程中欲使组件,模拟真实的重力环境,，需要在分析定义对话框的外部载荷选项卡中勾选“启用重力”选项。,四、运动环境,2.,执行电动机,使用执行电动机可以为运动机构施加载荷,。直接点击按钮 和伺服电动机类似，执行电动机也需要连接轴以施加作用，模分为,9,种类型。,四、运动环境,3.,弹簧,通过弹簧可以在运动机构中产生线性弹力,。直接点击按钮,弹簧的参照类型有“连接轴”及“点至点”两种，通常选取连接轴，对于之间没有连接的两个主体，可以采用点至点的参照类型。弹力大小的公式“力,=K*,（,x-U,）”当中，,K,为弹簧刚度系数，,U,为弹簧未拉伸时的长度。,四、运动环境,4.,阻尼,与弹簧不同，阻尼为耗散力,，它可以作用于连接轴、两主体之间、槽运动副。,直接点击按钮 ，其中,C,为阻尼系数。,四、运动环境,5.,力,/,扭矩,可以通过,力,/,扭矩来模拟机构运动的外部环境,。,直接点击按钮,其类型分为“点力”与“主体扭矩”，即力与扭矩。和其他矢量相同，定义需要指出“模”和“方向”。,四、运动环境,6.,初始条件,初始条件包括,初始位置和初始速度,两个方面。点击按钮 初始位置的确定需要借助快照功能，从事先创建好的快照得到主体的位置。由于速度为矢量，所以在指出模的同时还要指出其方向，,进行动态分析时用到,五、运动分析,完成运动模型及运动环境的设置后，需要对机构进行分析。点击按钮,五、运动分析,1.,运动学,在,不考虑力、质量、惯性,的情况下，仅对机构进行运动分析时，可以使用“运动学、重复组件”的类型。,由于仅考虑机构的运动，所以这两种类型不需要指定质量属性、弹簧、阻尼器、重力、力,/,力矩以及执行电动机等。外部负荷选项卡为灰显状态。,五、运动分析,2.,动态,在考虑,力、质量、惯性,等外力作用的情况下，对机构进行分析可以使用“动态”的类型。,选取该类型后，定义对话框下方的初始配置选项变为了“,初始条件,”，可以直接选取已设置好的初始条件。,需要注意的是，动态类型中，不能为伺服电机指定起止时间，而只能从开始到结束。,五、运动分析,3.,静态,静态类型主要用于,研究机构中主体平衡时的受力情况,。由于静态分析中不考虑速度及惯性，所以能比动态更快的找到平衡状态，定义对话框中也因此无需对起止时间进行设置。,其中“最大步距因子”能够改变静态分析中的缺省步长，它是一个处于,0,到,1,的常数。在分析具有较大加速度的机构时，推荐减小此值。,五、运动分析,4.,力平衡,力平衡用于分析机构处于某一形态时，为,保证其静平衡所需施加的外力,。,由于进行平衡分析需要使机构保持零自由度，所以需要借助连接锁定、在两个主体间锁定，使机构在添加测力计锁定后自由度减为零。,六、获取结果,1.,回放,使用回放功能主要可以实现运动干涉检测、创建运动包络和动态影像捕捉。指令为点击按钮,回放：轨迹曲线,菜单：插入,-,轨迹曲线,“,轨迹曲线,”,可选,2D,或,3D,，,“,凸轮合成曲线,”,只能是,2D,。,轨迹曲线用来表示机构中某一元素相对于另一零件的运动。分为,“,轨迹曲线,”,与,“,凸轮合成曲线,”,两种：,“,轨迹曲线,”,表示机构中某一点或顶点相对于另一零件的运动。,“,凸轮合成曲线,”,表示机构中某曲线或边相对于另一零件的运动。,六、获取结果,2.,测量,通过测量功能，可以了解到机构运动过程中精确的参数。点击按钮,综合演练,行星齿轮机构运动,挖掘机摇臂受力分析,物理模型求解,