1、proe运动分析 首先,从题目动画图片上看,轮子的运动有两个,一个是水平方向上的平移运动,一个是绕轮子轴线的回转运动。要实现这两个运动,需要一个平移轴去定义平移运动伺服电机、一个旋转轴去定义回转运动伺服电机。因此,我们需要在定义接头连接时生成这么两个轴。先看一下各种接头连接能提供些什么轴: 销钉:1个自由度,提供1个旋转轴。 圆柱:2个自由度,提供1个平移轴和1个旋转轴,两个轴的轴线重合而运动方向垂直。 平面:3个自由度,提供2个平移轴和1个旋转轴,这三个轴的轴线位置都是任意的,默认情况下它们与可动主体的原始坐标系的坐标轴重合。两个平移轴的轴线在重合平面内互相垂直,旋转轴轴线与两平移轴
2、的轴线都垂直。 滑动杆:1个自由度,提供1个平移轴。 轴承:4个自由度,提供1个平移轴,可三个方向自由旋转,但不提供可用的旋转轴。 球:3个自由度,可三个方向自由旋转,不提供任何可用平移轴或旋转轴。 6DOF:6个自由度,提供3个平移轴和3个旋转轴。可任意方向平移、旋转,轴线也是任意的。默认情况下,各轴轴线与可动主体的原始坐标系各轴重合。 刚性:0个自由度,被连接的两个主体成为一体,如果某主体是组件,其所有子零件也被固定。 焊接:0个自由度,被连接的两上主体成为一体,如果某主体是组件,其子零件仍可运动。 常规:即是用户定义连接,根据约束不同,提供的自由度数及轴数也不同。 先看一
3、下有哪些单一连接可实现。从以上的分析中可以看到,同时提供平移轴与旋转轴的单一连接类型,有圆柱、平面、6DOF这三种接头连接。然而,圆柱提供的两个轴的轴线重合,与题目要求的两轴轴线垂直矛盾,不能用。平面连接的旋转轴与两个平移轴都垂直,6DOF提供的6个轴也可满足要求,可用,但是它们提供的各轴轴线是随意的,平移轴轴线只确定方向,不影响运动,而旋转轴的轴线位置是会影响运动的,所以,它们能提供这些轴,却不一定可供使用。不过,看一下part,轮子的中心正好在原始坐标系上,平面连接与6DOF连接提供的旋转轴默认位置正好与轮子中心点重合,因此可用。但是6DOF接头自由度太多,运动极易失稳,因此,像这种轮子滚
4、动的,一般不要单独使用6DOF连接。 再看一下哪些组合连接可实现。圆柱不能单独用,但它能提供1个平移轴和1个旋转轴,因此,有可能它提供1个平移轴出来,再由其它的连接提供1个旋转轴出来,合起来实现所需运动。比如圆柱+销钉、圆柱+平面、圆柱+6DOF等等。具体如何组合才能实现题目要求的运动,还要看各个连接所提供的平移、旋转到底是如何运动的,并不是随便一组能凑成1平移轴+1旋转轴的组合就能实现。 最后,常规连接,它是用户自定义连接,它能提供的自由度数及运动轴数,都取决于其所使用的约束。比如:常规----匹配,选取两平面设置为重合,其功能与平面连接等效。基本上,可用的单一连接和组合连接,都可用一个
5、或多个常规连接等效实现。 再看一下特殊连接。特殊连接有三种,凸轮、槽、齿轮。凸轮和槽的选取对象都是两个主体A和B上的线或面,只要有两个主体就可以定义。齿轮连接的选取对象是两条轴,一个旋转轴是主体A和C之间的,另一个旋转轴或平移轴不能再是A和C之间的,只能是B和C(或B和D)之间的,因此,定义齿轮连接需要至少三个主体。 这个题目并没有要求只能用两个主体,所以这三种特殊连接都可以定义。如果定义齿轮连接,那么需要第三个part作为基础part,以提供定义齿轮连接所需的轴,这个part有三种办法可实现:直接创建一个新part;在组件中创建一个骨架part;直接在组件中创建组件级特征(但是组件级特征
6、只能当做本级组件的基体用)。 最后看一下电动机如何定义。题目要求的是一个往复式的回转运动。因此,我们可以将运动分段,向左运动用一组电机(平移A和回转A)控制,向右运动用一组电机(平移B和回转B)控制,一共两组四个电机,在定义分析时,在向左运动的时段内,启用A组电机,向右运动的时段内,启用B组电机。平移B与平移A、回转B与回转A的所有设置相同,仅方向相反(可使用“复制”再编辑反向),当然也可方向相同而“模”的正负号相异。 如上使用A、B两组电机控制,可实现任意的速度规律。由于题目没有指定速度规律,因此,这种往复式的速度变化也可用余弦电机实现(即电机的模为余弦)。这样,A、B两组电机就可简化为
7、A、B两个电机。 另外,也可用表或自定义电机,将电机运动描述成往复式的,这样的效果如同余弦电机,也可将A、B两组电机简化为两个电机。 对于用齿轮连接的,正常的思考是平移和回转分别定义电机。但是,我们如果直接在齿轮的旋转轴上加一个平移电机(或旋转电机),使其旋转轴只做平移运动(或旋转运动),结果如何呢?结果是一边回转一边平移。因此,对齿轮连接,我们更可以简化到只用一组平移电机(或回转电机)去控制。 好,下面再简单的讲一下具体如何组合和设置才能实现。 方法1:平面连接+四电机 创建F1.asm,装入2.prt,缺省位置;装入1.prt,平面连接,1.prt的Front面与2.prt的Fr
8、ont面。将1.prt移到中部去。 进入“机构”环境。按“拖动”,拍一个快照Snapshot1。 不定义特殊连接。 在旋转轴上创建伺服电机SM1(ServoMoter1,下同),规范“速度”,模为常数120。水平平移轴上创建伺服电机SM2,规范“速度”,模为常数2。点工具栏上的“定义伺服电动机”图标,复制SM1、SM2为CSM1(Copy of ServoMoter1,下同)、CSM2,编辑CSM1、CSM2,将它们的轴反向,或将它们的模的值改为-120和-2。 定义分析,类型:运动学,终止时间:25,初始配置:快照Snapshot1。电动机页里,点“添加所有电机”,则SM1、SM2、
9、CSM1、CSM2都被加入列表,再点“添加新行”,在下面加入两行(都是SM1),将加入的第二行SM1改为SM2。修改电机生效时段:第一、二行:从“开始”到“5”,第三、四行:从“5.1”到“15”,第五、六行:从“15.1”到“终止”。 好,运行。看看运动是否与要求的一致,不符合要求的话,修改电机设置。 方法2:平面连接+槽连接+四电机 打开1.prt,在圆心处做一个基准点PNT0;打开2.prt,在Front平面上草绘一直线,与平面两端对齐距Top面50。 创建F2.asm,装入2.prt,缺省位置;装入1.prt,平面连接,1.prt的Front面与2.prt的Front面。将1.
10、prt移到中部去。 进入“机构”环境。按“拖动”,拍一个快照Snapshot1。 定义槽连接。从动件的点选1.prt的PNT0,槽曲线选2.prt里刚才草绘的直线段。 在水平平移轴上创建伺服电机SM1(ServoMoter1,下同),规范“速度”,模为常数2.35。旋转轴上创建伺服电机SM2,规范“速度”,模为常数120。点工具栏上的“定义伺服电动机”图标,复制SM1、SM2为CSM1(Copy of ServoMoter1,下同)、CSM2,编辑CSM1、CSM2,将它们的轴反向,或将它们的模的值改为-2.35和-120。 定义分析,类型:运动学,终止时间:25,初始配置:快照Sna
11、pshot1。电动机页里,点“添加所有电机”,则SM1、SM2、CSM1、CSM2都被加入列表,再点“添加新行”,在下面加入两行(都是SM1),将加入的第二行SM1改为SM2。修改电机生效时段:第一、二行:从“开始”到“5”,第三、四行:从“5.1”到“15”,第五、六行:从“15.1”到“终止”。 好,运行。看看运动是否与要求的一致,不符合要求的话,修改电机设置。 使用槽连接要注意的是计算好反向的位置,如果向一个方向运动到了槽端点仍继续向前运动而不反向,系统将提示错误,因为从动点必须始终在槽曲线上。 方法3:平面连接+轴承连接+四电机 打开1.prt,在圆心处做一个基准点PNT0;打
12、开2.prt,Front平面上做一轴A-1,距Top面50平行于Front与Top面的交线。(注:轴A-1不必一定是轴,也可以是一个实体或曲面的直边。) 创建F3.asm,装入2.prt,缺省位置;装入1.prt,平面连接,1.prt的Front面与2.prt的Front面,轴承连接,1.prt的PNT0与2.prt的A-1轴。将1.prt移到中部去。 进入“机构”环境。按“拖动”,拍一个快照Snapshot1。 不定义特殊连接。 在轴承平移轴上创建伺服电机SM1(ServoMoter1,下同),规范“速度”,模为常数2.35。平面的旋转轴上创建伺服电机SM2,规范“速度”,模为常数1
13、20。点工具栏上的“定义伺服电动机”图标,复制SM1、SM2为CSM1(Copy of ServoMoter1,下同)、CSM2,编辑CSM1、CSM2,将它们的轴反向,或将它们的模的值改为-2.35和-120。 余下同方法1、方法2的设置。 方法5:销钉+轴承+二余弦电机 这需要新建一个零件3.prt,在其中创建一条轴和一个点,分别用来定义销钉和轴承。创建3.prt,以Right与Top交线做轴A-1,在原点上创建PNT0。编辑2.prt,加轴线A-1,在Front平面上距Top平面50与Fornt和Top交线平行。 创建F5.asm。装入2.prt,缺省位置;装入3.prt,轴承接
14、连,PNT0与2.prt的轴A-1;装入1.prt,销钉连接,1.prt和3.prt的轴A-1重合,1.prt和3.prt的Front面重合。 进入“机构”环境。按“拖动”,将1.prt移动到中部,拍一个快照Snapshot1。 在平移轴上创建伺服电机SM1(ServoMoter1,下同),规范“速度”,模为常数“余弦”,A=2.5,T=25。旋转轴上创建伺服电机SM2,规范“速度”,模为“余弦”,A=150,B=90,T=25。 定义分析,类型:运动学,终止时间:50,初始配置:快照Snapshot1。好,运行。看看运动是否与要求的一致,不符合要求的话,修改电机设置。 余弦电机的设置
15、可能需要多试几次才能准确模拟运动。不如多电机好控制。但余弦电机能任意时间内运动,多电机则需要仔细定义各电机的作用段。 方法6:销钉+平面+齿轮+四电机 创建F6_1.asm,点“创建元件”----“骨架模型”----“创建新特征”,过Right与Rop交线做一轴A-1,再将1.prt装入,销钉连接。创建F6.asm,装入2.prt,缺省位置;装入F6_1.asm,平面连接。将轮移动到中部。 进入“机构”环境。按“拖动”,拍一个快照Snapshot1。 定义齿轮齿条连接。小齿轮轴为销钉轴,节圆直径4,齿条轴为平面连接的水平平移轴。 在水平平移轴上创建伺服电机SM1(ServoMoter
16、1,下同),规范“速度”,模为常数2.35。销钉轴上创建伺服电机SM2,规范“速度”,模为常数120。点工具栏上的“定义伺服电动机”图标,复制SM1、SM2为CSM1(Copy of ServoMoter1,下同)、CSM2,编辑CSM1、CSM2,将它们的轴反向,或将它们的模的值改为-2.35和-120。 余下同方法1、方法2的设置。 方法7:销钉+滑动杆+齿轮+四电机 创建3.prt,建两相互垂直的轴A_1和A_2。编辑2.prt,加轴线A-1,在Front平面上距Top平面50与Fornt和Top交线平行。创建F7.asm,装入2.prt,缺省位置;装入3.prt,滑动杆连接;装入
17、1.prt,销钉连接。 进入“机构”环境。按“拖动”,将小轮移到中部,拍一个快照Snapshot1。 定义齿轮齿条连接。小齿轮轴为销钉轴,节圆直径4,齿条轴为平面连接的滑块轴。 在销钉轴上创建伺服电机SM1(ServoMoter1,下同),规范“速度”,模为常数120。滑块轴上创建伺服电机SM2,规范“速度”,模为常数2.35。点工具栏上的“定义伺服电动机”图标,复制SM1、SM2为CSM1(Copy of ServoMoter1,下同)、CSM2,编辑CSM1、CSM2,将它们的轴反向,或将它们的模的值改为-120和-2.35。 余下同方法1、方法2的设置。 以上列出了几种可以实现
18、所需运动的组合,并详解了其过程。实际上,这样的组合,还可以组合出多种来。我们下面再举一例就结束,其它情况请大家自行试验。 方法8:常规(平面重合)+常规(轴线重合+平面重合)+槽+齿轮+二电机 常规(平面重合)=平面连接,常规(轴线重合+平面重合)=销钉连接。 创建3.prt,做一轴A-1。2.prt中加入一草绘直线段。1.prt中加入一点PNT0。创建F8.asm,装入2.prt,缺省位置;装入3.prt,常规,两平面重合(注意3.prt的轴A_1的方向);装入1.prt,常规,1.prt与3.prt的两轴重合加上两平面重合。 进入“机构”环境。 定义槽连接,1.prt的PNT0与
19、2.prt的草绘直线段。 定义齿轮连接,小齿轮轴为轴线重合对应的旋转轴,节圆直径4;齿条轴为第一个平面重合生成的水平平移轴。 按“拖动”,将小轮移到中部,拍一个快照Snapshot1。 在第一个平面重合生成的水平平移轴上定义两个平移电机SM1、CSM1,规范“速度”,模为常数2.35,方向相反(一向左一向右,或模值一正一负)。在轴线重合对应的旋转轴上定义两个回转电机SM2、CSM2,规范“速度”,模为常数60,方向相反(一顺时针一逆时针或模值一正一负)。 定义分析1:定义分析,类型:运动学,终止时间:25,初始配置:快照Snapshot1。电动机页里依次加入SM1、CSM1、SM1,时间段分别为:从“开始”到“5”、从“5.1”到“15”、从“15.1”到“终止”。这个分析是用平移电机控制运动。 定义分析2:定义分析,类型:运动学,终止时间:25,初始配置:快照Snapshot1。电动机页里依次加入SM2、CSM2、SM2,时间段分别为:从“开始”到“5”、从“5.1”到“15”、从“15.1”到“终止”。这个分析是用旋转电机控制运动。 好,分别运行。根据情况调整电机参数。 由于用到槽连接,所以要注意在运动到达槽端点时及时反向,否则将出错。






