第12章机构运动仿真

1、12.4 本章小结第12章 机构运动仿真本章概述利用Pro/E系统提供的机构运动仿真功能可以使原来在二维图纸设计中难于表达的机构运动分析变得非常直观和简捷高效，并且可以大幅度简化机构的设计开发过程，缩短开发周期，提高产品设计质量。本章将向读者介绍通过对Pro/E中的装配机构添加运动副和驱动器来真正实现机构运动仿真的基本方法，并且向读者介绍运用机构中的后处理功能对当前机构的运动轨迹、位移情况等进行运动学分析的基本技巧。本章属于Pro/E的高级应用，内容较难，希望读者能够仔细体会其中的操作技巧，融会贯通。通过本章的学习，读者应达到如下目标：& 能够设计和创建机构& 能够创建运动副&

2、amp; 能够添加驱动器& 能够设置伺服电动机和运动学分析& 能够设置和创建凸轮机构的运动仿真12.1 Pro/E的机构运动仿真概述Pro/E的运动仿真和动态分析功能全部集成在机构（Mechanism）模块中，属于机构设计进阶的高级应用。Pro/E的机构设计进阶主要包括机械设计（Mechanism Design）、机械动态(Mechanism Dynamics)和设计动画(Design Animationi)3部分。使用Pro/E的“机械设计”功能可以轻松地移动机构并可对其运动进行分析，即相当于进行机构运动仿真。通过使用机械设计功能可以非常快捷地创建机构和定义运动副，而且可以添

3、加伺服电动机以驱动机构，从而真正实现机构的运动模拟。此外使用Pro/E的机械设计功能还可以对创建的运动机构进行观察和记录分析，通过运用机构的后处理功能还可以测量位移、速度、加速度等运动特征，可以通过图形方式直观地显示这些运动特征的测量和分析结果。“机械设计动态”选项扩展了“机械设计”的功能，以便包含范围广阔的运动计算函数。用户可将“机械设计”模型输入到“设计动画”中来创建机构的动画序列。在“机械动态中”，可以应用电动机来生成要进行研究的运动类型，并可使用凸轮和齿轮扩展设计。当准备好要分析运动时，用户可以观察并记录运动分析过程及结果，或测量诸如位置、速度、加速度或力等量，然后用图形表示这些测量。

4、当然也可创建轨迹曲线和运动包络，以方便用物理方法来描述运动。如果要研究某个机构对施加的力所产生的运动，可使用“机械动态”。如果不考虑施加的力而只研究机构的运动，即运动研究，则不需使用“机械动态”。“设计动画”支持所有连接、齿轮副、连接限制、伺服电动机以及运动轴零点。不过，“机械动态”中的建模图元（弹簧、阻尼器、力/扭矩负荷和重力）不能传输到“设计动画”中。12.2 机构运动仿真的基本步骤与菜单命令介绍机构是由构件装配而成的，其中每一个构件或零件都以一定的装配方式至少与另一个构件相连接，这种连接可以使2个构件相互接触的同时，又能使两个构件产生一定的相对运动。12.2.1 机构运动仿真的基本步骤机

5、构运动仿真的2个关键步骤是首先要创建机构，然后是要添加驱动器。其中创建机构的过程是通过装配操控板完成的，与装配零件的过程基本类似。不同之处是创建机构虽然是通过装配操控板进行操作，但却是通过装配操控板中“预定义的连接集”功能来实现机构中各个零件的连接装配，由“预定义的连接集”连接得到的机构其内部构件之间可以产生一定的相对运动。而利用装配操控板中的各种放置约束条件将零件装配后所形成的装配件，其内部的零部件之间没有相对的运动。下面介绍Pro/E环境下执行机构运动仿真的基本步骤。(1) 创建机构模型，包括生成连接和定义运动轴设置等。(2) 添加驱动器，应用伺服电动机。(3) 进行机构仿真，进行机构运动

6、分析。(4) 分析仿真结果，包括分析结果测量、检查干涉、创建轨迹曲线和保存记录结果等。12.2.2 机构运动仿真的操作界面介绍首先在装配模块中通过装配操控板中“预定义的连接集”功能创建了机构的连接定义方式，然后在装配模块下依次选择主菜单中的【应用程序】/【机构】命令，则Pro/E系统立即进入机构模块的操作界面，如图12-1所示。与标准的装配模块操作界面不同，在机构模块的操作界面中标准模型树的底部将会出现“机构模型树”。机构模型树中列出了与机构模型相关的主体、连接、电动机、分析、回放以及其他模拟图元。在机构模型树或绘图区模型中右键单击图元均可以打开右键快捷菜单。此外在绘图区右侧还会出现机构工具条

7、按钮。在创建机构前，首先必须明确下列术语的概念：· 主体：主体是机构模型的基本元件，也是受严格控制的一组零件，在组内没有自由度。· 基础：基础是指不运动的主体。在机构模型中其他主体相对于基础运动。· 放置约束：组件或装配件中放置元件并限制该元件在组件中运动的图元。· 自由度：机构系统所允许的运动。每个未约束的主体都有6个自由度，即3个平移自由度和3个旋转自由度。· 连接：连接的作用是约束主体之间的相对运动，减少系统可能的总自由度。标准模型树机构模型树机构工具条按钮图12-1 机构模块的操作界面· 拖动：在图形窗口上，用鼠标拾取并移动机

8、构。· 回放：记录并重放分析运行的操作的功能。· 环连接：添加后使连接主体链中形成环的连接。· 伺服电动机：定义一个主体相对于另一个主体运动的方式。可在运动轴或几何图元上放置电动机，并可指定主体间的位置、速度或加速度运动。无论实际需要何种力来促成该运动，对模型进行分析时，均支持伺服电动机驱动的运动。· 预定义的连接集：预定义的连接集可定义使用适当的放置约束在机构模型中放置元件、限制主体之间的相对运动、减少系统可能的总自由度（DOF）以及定义元件在机构中可能具有的运动类型。· 运动学：相对于时间对机构位置的研究。12.2.3 常用机构工具条按钮介

9、绍进入Pro/E的机构模块后，在绘图区右侧会出现机构工具条按钮，其中各个常用工具按钮的功能如图12-2所示。定义初始条件定义力/扭矩定义阴尼器定义弹簧定义执行电动机定义重力生成分析测量结果回放以前运行的分析结果定义分析定义伺服电动机定义齿轮副连接定义凸轮从动机构连接机构图标显示定义质量属性图12-2 机构工具条中各个按钮的功能12.2.4 机构连接方式介绍在新版本的Pro/E Wildfire 4.0中，装配操控板也称为元件放置操控板。通过利用装配操控板中的“预定义的连接集”约束功能可以连接机构中的各个构件并指定机构中各个构件之间的连接类型及连接方式。设置构件的连接方式是在创建机构模型的装配模

10、块中完成的。这里需要提醒读者注意的是，要指定机构中各个构件的连接类型和方式，则必须在Pro/E的装配模块中进行，而不能在机构模块中进行。进入Pro/E的装配模块后，执行【插入】/【元件】/【装配】命令或者单击绘图区右侧工具栏中的按钮，在系统弹出的【打开】对话框选取了某个零件后，单击按钮，则系统立即在绘图区中调入要装配的该零件，同时弹出装配操控板，在装配操控板中单击“预定义的连接集”中的下拉框，则系统会弹出“预定义的连接集”列表框，如图12-3所示。Pro/E系统在“预定义的连接集”列表框中列出了构件的所有连接方式和类型。注意如果装配时使用常规装配约束下拉框中的元件放置约束条件进行装配所有的元件

11、或构件，则完成的装配件中各个元部件之间由于具有完全的放置约束条件而不能产生相对运动。这就是“预定义的连接集”中的下拉框与元件放置约束下拉框的主要功能区别。在选取预定义的连接集之前，必须了解如何使用放置约束和自由度来定义运动。然后可选取相应的连接方式以便使机构按照设计人员所期望的运动方式运动。常规的装配约束预定义的连接集图12-3 构件的所有连接方式和类型提示：在机构模块中，用户可随时通过执行【应用程序】/【标准】命令，立即返回到Pro/E的标准装配模块。在机构模型中每个预定义的连接集均与唯一的一组几何约束（例如点和基准轴）相关联。同时每个预定义的连接集都与特定的自由度（DOF）相关联。自由度根

12、据平移和旋转来定义允许的机构系统运动。下面简要介绍机构中各种连接的方式和功能。· 【刚性】：该连接的自由度为零。该连接在改变底层主体定义时将两个零件粘结在一起。受刚性连接约束的零件构成单一主体。· 【销钉】：该连接只有1个旋转自由度，可围绕指定轴旋转。· 【滑动杆】：该连接只有1个平移自由度，可沿指定轴或边平移。· 【圆柱】：该连接具有1个平移自由度和1个旋转自由度，允许构件沿指定的轴平移并绕该轴旋转。· 【平面】：该连接具有2个平移自由度和1个旋转自由度，允许通过平面接头连接的主体在一个平面内相对移动，同时允许构件相对于垂直该平面的轴旋转。&

13、#183; 【球】：该连接具有3个旋转自由度，允许构件在任何方向上旋转。· 【焊接】：该连接的自由度为零。该连接将两个主体粘在一起。· 【轴承】：该连接具有3个旋转自由度和1个平移自由度，相当于组合球形接头及滑块接头。· 【常规】：是最一般的连接方式，根据相互连接的两构件的种类不同该连接方式的自由度可以是25个。【常规】连接用于表示模型中元件所需的任意自由度数目。确定自由度的数目后，可在元件放置（Component Placement）操控板中重定义【常规】连接。· 【6DOF】：该连接具6个自由度，即3个平移自由度和3个旋转自由度。该连接允许构件在任何

14、方向上平移及旋转。· 【槽】：对于Pro/ENGINEER Wildfire 4.0，槽从动机构连接在组件模式中被配置为组件设计的部分，而不是独立的“机构”功能。· 【用户定义】：该连接实际上使用常规放置约束定义约束集，相当于常规装配。12.3 机构运动仿真综合实例本节将结合具体实例向读者介绍利用Pro/E创建机构模型并进行机构运动仿真的基本步骤和方法，请读者仔细跟随操作，并能融会贯通，举一反三。12.3.1 曲柄滑块机构运动仿真曲柄滑块机构是机械行业中常见的一种机构，用于将曲柄的等速转动转化为滑块的往复直线运动。由于曲柄滑块机构制造容易、结构简单清晰、强度高、速度快，因此

15、在实际工程中被广泛用于空压机、冲床、内燃机、仪表等机构中。【例12-1】 曲柄滑块机构运动仿真创建一个曲柄滑块机构，结果应如图12-4所示，然后对该机构进行运动仿真。图12-4 创建的曲柄滑块机构步骤1. 新建一个名为“asm12-1”的装配件，采用毫米（mm）、牛顿（N）、秒（s）单位制，进入Pro/E的装配模块，操作过程如图12-5所示。11 选择【文件】/【新建】命令或单击按钮，在弹出的【新建】对话框中的【类型】分组框中选取【组件】选项，在【子类型】分组框中选取【设计】选项，同时取消【使用缺省模板】选项的选中状态，最后在【名称】编辑框中输入文件名“asm12-1”，最后单击按钮。2345

16、2 则系统弹出【新文件选项】对话框，在【模板】分组框中选择【mmns_asm_design】选项，表示将要建立的装配组件采用毫米（mm）、牛顿（N）、秒（s）单位制。最后单击该对话框中的按钮，进入Pro/E系统的装配模块。图12-5 进入Pro/E的装配模块步骤2. 下面开始利用预定义的连接集创建曲柄滑块机构。首先放置第1个零件“jijia.prt”，操作过程如图12-6所示。1 选择【插入】/【元件】/【装配】命令或单击按钮，则系统弹出【打开】对话框，要求用户选取已经存在的零件。此处选取零件“jijia.prt”后，单击按钮可对零件进行预览，最后单击按钮。2 则系统立即在绘图区中调入该零件，

17、同时系统还弹出装配操控板，要求用户将打开的零件按照一定的装配约束关系进行空间定位，以便将其添加到装配件中去。1233 在装配操控板中的【约束类型】下拉框中直接单击按钮，表示系统将在缺省位置装配该元件。4 此时装配操控板中可以发现【状态】分组框已显示为“完全约束”，即系统已自动确定好了第1个零件的空间装配放置位置。5 最后单击装配操控板中的按钮，即可确定该零件的空间装配位置，也就是完成了放置第1个零件“jijia.prt”。图12-6 放置第1个零件操作过程提示：此处由于放置第1个零件作为基础主体即相当于机构中的机架，该零件具有完全的约束条件而没有相对运动，因此必须利用常规装配约束条件进行该零件

18、的放置，而不能使用预定义的连接集进行该零件的放置。步骤3. 下面开始调入零件“qubing.prt”并创建第1个销钉连接。1 首先创建销钉连接的轴对齐约束，操作过程如图12-7所示。2 同时系统还弹出装配操控板，要求用户将打开的零件按照一定的装配约束关系进行空间定位，此处单击预定义的连接集中的【销钉】连接方式。表示将要创建销钉连接。3 按照系统提示，在绘图区窗口中选择零件“qubing”的对应轴线A_1。1 选择【插入】/【元件】/【装配】命令或单击按钮，则系统弹出【打开】对话框，要求用户选取已经存在的零件。此处选取零件“qubing.prt”后，单击按钮可对零件进行预览，最后单击按钮。则系统

19、立即在绘图区中调入该零件。4 系统继续提示，在绘图区窗口中继续选择零件“jijia”的对应轴线A_1。5 此时系统立即在绘图区中显示添加了轴对齐约束后的装配结果。图12-7 创建第1个销钉连接的轴对齐约束提示：在装配件的设计过程中，随着调入零件的增多，各个零件的轴线、基准面混在一起会使图面显得非常混乱，这时就需要根据具体情况适当关闭一些轴线和基准平面的显示，以方便参照的选取。另外在进行零件装配时，经常需要对零件进行旋转、缩放等操作以方便特征对象的选取，请读者注意这方面的类似技巧。2 创建第1个销钉连接的平移约束，操作过程如图12-8所示。1 此时单击装配操控板中的【放置】菜单，可发现系统在装配

20、操控板下滑面板中自动选择了添加【平移】约束条件。2 按照系统提示，在绘图区窗口中选择零件“jijia”的对应表面。4 此时系统在装配操控板中显示“状态：完成连接定义”，表示第1个销钉连接的定义已经完成。3 系统继续提示，在绘图区窗口中按住鼠标中键后将图形旋转至适当位置后，选择零件“qubing”的对应表面。图12-8 创建第1个销钉连接的平移约束3 最后单击装配操控板中的按钮，完成第2个零件“qubing.prt”的销钉连接装配定位，如图12-9所示。图12-9 完成第1个销钉连接后的装配件步骤4. 调入第3个零件“liangan.prt”，以创建第2个销钉连接。1 首先调入零件“lianga

21、n”，以创建第2个销钉连接的轴对齐约束，如图12-10所示。2 同时系统还弹出装配操控板，要求用户将打开的零件按照一定的装配约束关系进行空间定位，此处单击预定义的连接集中的【销钉】连接方式。表示将要创建销钉连接。3 按照系统提示，在绘图区窗口中选择零件“liangan”的对应轴线A_2。1 选择【插入】/【元件】/【装配】命令或单击按钮，则系统弹出【打开】对话框，要求用户选取已经存在的零件。此处选取零件“liangan.prt”后，单击按钮可对零件进行预览，最后单击按钮。则系统立即在绘图区中调入该零件。4 系统继续提示，在绘图区窗口中继续选择零件“qubing”的对应轴线A_2。5 此时系统立

22、即在绘图区中显示添加了轴对齐约束后的装配结果。图12-10 创建第2个销钉连接的轴对齐约束2 创建第2个销钉连接的平移约束，操作过程如图12-11所示。1 此时单击装配操控板中的【放置】菜单，可发现系统在装配操控板下滑面板中自动选择了添加【平移】约束条件。2 按照系统提示，在绘图区窗口中选择零件“liangan”的对应表面。4 此时系统在装配操控板中显示“状态：完成连接定义”，表示第2个销钉连接的定义已经完成。但是系统将零件“qubing”与“liangan”上所选择的两表面自动施加了对齐约束，而此处两表面需要施加的是匹配约束，因此必须在【放置】菜单下滑面板中单击按钮以将所选择的两表面施加匹配

23、约束。3 系统继续提示，在绘图区窗口中轻移鼠标，则Pro/E系统会依次加亮显示鼠标拾取焦点附近的特征对象。当零件“qubing”的对应表面被系统加亮显示后，再单击鼠标以准确选择零件“qubing”的对应表面。图12-11 创建第2个销钉连接的平移约束提示：当鼠标拾取焦点附近存在多个特征对象时，为了准确选择对象，可轻移鼠标至要选取对象附近，然后依次单击鼠标右键，则Pro/E系统会将鼠标拾取焦点附近的特征对象依次加亮显示。直至欲选取的对象被系统加亮显示时，再单击鼠标左键即可准确选择特征对象。请读者注意体会。3 此时Pro/E系统立即将所选择两零件的对应表面施加了匹配约束，同时系统在装配操控板中显示

24、“状态：完成连接定义”，如图12-12所示，表示第2个销钉连接的定义已经完成。图12-12 完成第2个销钉连接的装配操控板4 最后单击装配操控板中的按钮，完成第3个零件“liangan.prt”的销钉连接装配定位，如图12-13所示。图12-13 第3个零件的销钉连接装配定位步骤5. 调入第4个零件“huakuai.prt”，最后完成曲柄滑块机构的装配连接定义。1 首先调入零件“huakuai”，以创建第3个销钉连接的轴对齐约束，如图12-14所示。2 同时系统还弹出装配操控板，要求用户将打开的零件按照一定的装配约束关系进行空间定位，此处单击预定义的连接集中的【销钉】连接方式。按照系统提示，选

25、择零件“huahuai”的对应轴线A_1。1 选择【插入】/【元件】/【装配】命令或单击按钮，则系统弹出【打开】对话框，此处选取零件“huakuai.prt”后，单击按钮可对零件进行预览，最后单击按钮。则系统立即在绘图区中调入该零件。3 系统继续提示，在绘图区窗口中继续选择零件“liangan”的对应轴线A_1。4 此时系统立即在绘图区中显示添加了轴对齐约束后的装配结果。图12-14 创建第3个销钉连接的轴对齐约束2 对零件“huakuai”创建第3个销钉连接的平移约束，操作过程如图12-15所示。 1 此时单击装配操控板中的【放置】菜单，可发现系统在装配操控板下滑面板中自动选择了添加【平移】

26、约束条件。2 按照系统提示，在绘图区窗口中选择零件“huakuai”的对应表面。4 此时系统在装配操控板中显示“状态：完成连接定义”，表示第3个销钉连接的定义已经完成。但是为了形成环连接，此处还必须在【放置】菜单下滑面板中单击【新设置】选项表示将添加另一个连接。3 系统继续提示，轻移鼠标至零件“liangan” 的对应表面附近，然后依次单击鼠标右键，则Pro/E系统会依次加亮显示鼠标拾取焦点附近的特征对象。当零件“liangan”上欲与零件“huakuai”相匹配的对应表面被系统加亮显示后，再单击鼠标左键即可准确选择零件“liangan”上欲与零件“huakuai”相匹配的对应表面。 图12-

27、15 创建第3个销钉连接的平移约束3 为了在曲柄滑块机构上形成封闭环，接下来在装配操控板中选择【平面】选项，表示将使用预定义的约束定义平面约束集以创建环连接，如图12-16所示。图12-16 在装配操控板中选择【平面】连接4 接下来创建平面连接，以使曲柄滑块机构形成封闭环，操作过程如图12-17所示。 2 按照系统提示，在绘图区窗口中选择零件“jijia”的上表面。4 此时系统在装配操控板中显示“状态：完成连接定义”，表示平面连接的定义已经完成。3 系统继续提示，轻移鼠标至零件“huakuai” 的对应底表面附近，然后依次单击鼠标右键，则Pro/E系统会依次加亮显示鼠标拾取焦点附近的特征对象。

28、当零件“huakuai”上欲与零件“jijia”相匹配的对应表面被系统加亮显示后，再单击鼠标左键即可准确选择零件“huakuai”上欲与零件“jijia”相匹配的对应表面。图12-17 创建平面连接5 最后单击装配操控板中的按钮，完成第4个零件“huakuai.prt”的销钉连接和平面连接装配定位，如图12-18所示。图12-18 创建第4个零件的连接装配定位步骤6. 调入第5个零件“xiao.prt”，创建第4个销钉连接。1 首先调入零件“xiao.prt”，以创建第4个销钉连接的轴对齐约束，具体操作过程如图12-19所示。2 同时系统还弹出装配操控板，要求用户将打开的零件按照一定的装配约束

29、关系进行空间定位，此处单击预定义的连接集中的【销钉】连接方式。按照系统提示，选择零件“xiao”的对应轴线A_1。1 选择【插入】/【元件】/【装配】命令或单击按钮，则系统弹出【打开】对话框，此处选取零件“xiao.prt”后，单击按钮可对零件进行预览，最后单击按钮。则系统立即在绘图区中调入该零件。3 系统继续提示，在绘图区窗口中继续选择零件“liangan”的对应轴线A_2。4 此时系统立即在绘图区中显示添加了轴对齐约束后的装配结果。图12-19 创建第4个销钉连接的轴对齐约束2 对零件“xiao”创建第4个销钉连接的平移约束，操作过程如图12-20所示。1 此时单击装配操控板中的【放置】菜

30、单，可发现系统在装配操控板下滑面板中自动选择了添加【平移】约束条件。2 按照系统提示，在绘图区窗口中选择零件“liangan”的对应表面。4 此时系统在装配操控板中显示“状态：完成连接定义”，表示第3个销钉连接的定义已经完成。3 系统继续提示，轻移鼠标至零件“xiao” 的对应表面附近，然后依次单击鼠标右键，则Pro/E系统会依次加亮显示鼠标拾取焦点附近的特征对象。当零件“xiao”上欲与零件“huakuai”相对齐的对应表面被系统加亮显示后，再单击鼠标左键即可准确选择零件“xiao”上欲与零件“liangan”相对齐的对应表面。图12-20 创建第4个销钉连接的平移约束3 最后单击装配操控板

31、中的按钮，完成第5个零件“xiao.prt”的销钉连接装配定位，如图12-21所示。至此便顺利创建成功曲柄滑块机构。图12-21 创建的曲柄滑块机构步骤7. 依次选择主菜单中的【应用程序】/【机构】命令，则Pro/E系统立即进入机构模块的操作界面，然后选择【编辑】/【重新连接】命令，则系统弹出如图12-22所示的【连接组件】对话框，单击按钮。步骤8. 则系统弹出如图12-23所示的【确认】对话框，提示用户机构已经装配成功。单击按钮退出【确认】对话框。 图12-22 【连接组件】对话框 图12-23 【确认】对话框步骤9. 在主菜单中依次单击【应用程序】/【标准】命令，则Pro/E系统立即退出机

32、构模块，重新返回到装配模块。步骤10. 标识基础和拖动刚刚创建好的机构模型，操作过程如图12-24所示。1 依次选择主菜单中的【应用程序】/【机构】命令，则Pro/E系统立即进入机构模块的操作界面。选择【视图】/【加亮主体】命令或者单击按钮，则系统在绘图区中将主体加亮显示。2 单击按钮，然后在弹出的下拉框中选择【FRONT】选项。4 则鼠标拾取点处出现一个黑色拖动控制句柄，此时无需再次单击鼠标，拖动该点即可拖动曲柄滑块机构模型按预期方式移动。3 首先在绘图区空白处单击鼠标，然后单击按钮后，在零件“qubing”底部附近选取一点（远离中心垂直轴）。5 单击【拖动】对话框中的按钮。结束拖动操作。1

33、2-24 标识基础和拖动机构模型的操作过程步骤11. 创建伺服电动机以驱动曲柄滑块机构，操作过程如图12-25所示。 1 选择【插入】/【伺服电动机】命令或单击按钮，则系统弹出【伺服电动机定义】对话框。在【类型】选项卡【从动图元】分组框中选择【运动轴】选项。2 系统提示，在绘图区中选择运动轴“Connection_4.first_rot_axis”。4 则系统在【图形工具】窗口中绘图显示伺服电动机将在10秒内完成2周旋转。3 接下来在【伺服电动机定义】对话框的【轮廓】选项卡【规范】分组框中选择【速度】选项，在【模】分组框中选择【常数】选项，在【A】编辑框中输入值“72”，在【图形】分组框中选择

34、【位置】选项，同时取消【速度】选项的选中状态，最后单击按钮。5 最后单击【伺服电动机定义】对话框中的按钮。系统便成功创建了伺服电动机。123456创建的伺服电动机图12-25 创建伺服电动机的操作过程步骤12. 将装配件存盘。选择【文件】/【保存】命令或单击工具栏中的按钮，在系统弹出的【保存对象】对话框中直接单击按钮，便将当前文件“asm12-1.asm”以原来的名字保存。步骤13. 进行运动学分析，操作过程如图12-26所示。1 选择【分析】/【机构分析】命令或单击按钮，则系统弹出【分析定义】对话框。在【名称】编辑框中接受系统默认名称，在【类型】分组框中选择【运动学】选项，在【优先选项】选项

35、卡中接受系统的默认设置。2 在【分析定义】对话框的【电动机】选项卡中确保列出了伺服电动机“ServoMotor1”。如果未列出，则可单击按钮，然后添加伺服电动机“ServoMotor1”。最后单击按钮。4 最后单击【分析定义】对话框中的按钮。3 则曲柄滑块机构中的曲柄零件开始在伺服电动机的驱动下开始回转运动两周，曲柄零件在回转的同时带动整个机构进行运动仿真。曲柄零件做2周的回转运动图12-26 进行运动学分析的操作过程步骤14. 接下来需要将上面刚刚完成的运动分析保存为回放文件，并查看曲柄滑块机构的运动结果，操作过程如图12-27所示。1 选择【分析】/【回放】命令或单击按钮，则系统弹出【回放

36、】对话框。在【结果集】下拉框中系统此时自动选择了前面的分析结果文件“AnalysisDefinition1”，单击对话框中的按钮。2 则系统弹出【动画】对话框，单击按钮。4 最后单击【回放】对话框中的按钮，系统便停止机构的运动仿真。3 则曲柄滑块机构中的曲柄零件在伺服电动机的驱动下开始回转运动，曲柄零件在回转的同时带动整个机构进行运动仿真。当曲柄零件回转2周后，机构自动重新开始进行运动仿真。曲轴零件做回转运动5 此时系统重新返回到【回放】对话框，单击对话框中的按钮，在弹出的【保存分析结果】对话框中单击按钮，便将分析结果保存为“AnalysisDefinition1.pbk”文件。6 最后单击【

37、回放】对话框中的按钮。图12-27 将机构的运动分析结果保存为回放文件步骤15. 测量和分析运动结果，操作过程如图12-28所示。1 选择【分析】/【测量】命令或单击按钮，则系统弹出【测量结果】对话框。单击对话框中的按钮。2 则系统弹出【测量定义】对话框，接受系统默认的“measure1”做为名称，在【类型】下拉中选择【位置】选项。4 在【坐标系】分组框中接受WCS作为坐标系，在【分量】下拉中选择【X分量】选项，在【评估方法】下拉中选择【每个时间步长】选项。最后单击按钮。3 此时系统提示，在绘图区中选择零件“huakuai”上的一个顶点。5 此时系统返回【测量结果】对话框，在【图形类型】分组框

38、中选择【测量与时间】选项，在【测量】分组框中选择【measure1】选项，在【结果集】分组框中选择【AnalysisDefinition1】选项，最后单击对话框中的按钮。6 则系统立即在【图形工具】窗口中显示测量结果为一条正弦曲线。1234图12-28 测量和分析运动结果的操作过程步骤16. 最后如图12-29所示单击【测量结果】对话框中的按钮。图12-29 【测量结果】对话框至此，便顺利完成了曲柄滑块机构的运动仿真。12.3.2 对心直动滚子推杆盘形凸轮机构运动仿真Pro/E系统可以通过在两个主体上指定曲面或曲线来定义凸轮从动机构连接。很多情况下设计人员不必在创建凸轮从动机构连接前定义特定的

39、凸轮几何。定义和使用凸轮从动机构连接时，必须注意如下要点：· 可以在拖动操作中使用凸轮从动机构。· Pro/E系统将凸轮定义为在拉伸方向上无限延伸。· 凸轮从动机构连接不会防止凸轮倾斜。因此必须对某一零件增加附加接头来防止倾斜。· 每个凸轮只能有一个从动机构。如果要为一个具有多个从动机构的凸轮建模，则必须为每个新的连接副定义新的凸轮从动机构连接，必要时可以为各连接的其中一个凸轮选取相同的几何。【例12-2】 对心直动滚子推杆盘形凸轮机构运动仿真创建如图12-30所示的对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，并进行凸轮机构运动仿真。图12-30 对心直动滚子推杆盘形

40、凸轮机构步骤1. 首先创建滚子推杆从动件，该从动件是由滚子和推杆所组成的部件。新建一个名为“congdongjian.asm”的装配件，采用毫米（mm）、牛顿（N）、秒（s）单位制。步骤2. 开始创建滚子推杆从动件。1 创建零件“tuigan”与“gunzi”的第一个销钉连接，操作过程如图12-31所示。1 选择【插入】/【元件】/【装配】命令或单击按钮，然后在系统弹出的【打开】对话框中选取推杆零件“tuigan”后，单击按钮可对零件进行预览，最后单击按钮。则系统立即在绘图区中调入该零件。2 同时系统还弹出装配操控板，要求用户将打开的零件按照一定的装配约束关系进行空间定位，单击常规装配约束类型

41、中的按钮，表示系统将在缺省位置装配该元件。3 最后单击装配操控板中的按钮，即可确定该零件的空间装配位置，也就是完成了放置第1个零件。4 选择【插入】/【元件】/【装配】命令或单击按钮，在系统弹出的【打开】对话框中选取滚子零件“gunzi”后，单击按钮可对零件进行预览，最后单击按钮。则系统立即在绘图区中调入该零件。5 同时系统还弹出装配操控板，要求用户将打开的零件按照一定的装配约束关系进行空间定位，单击预定义的连接集中的【销钉】连接方式。6 在零件“TUIGAN”上选择轴线A_4，在零件“GUNZI”上选择轴线A_1以定义轴对齐约束。然后分别选择两零件上的标准平面FRONT以定义平移约束。选择此

42、两平面以定义平移约束选择此两圆柱的轴线A_4与A_1以定义轴对齐约束图12-31 创建滚子推杆从动件的第1个销钉连接2 最后单击装配操控板中的按钮，即可完成第1个销钉连接的定义，接下来调入零件“xiaozi”以创建滚子推杆从动件的第2个销钉连接，操作过程如图12-32所示。2 选择【插入】/【元件】/【装配】命令或单击按钮，然后在系统弹出的【打开】对话框中选取推杆零件“xiaozi”后，单击按钮可对零件进行预览，最后单击按钮。则系统立即在绘图区中调入该零件。4 在零件“TUIGAN”上选择轴线A_4，在零件“XIAOZI”上选择轴线A_1以定义轴对齐约束。然后分别选择两零件上的标准平面FRON

43、T以定义平移约束。选择此两平面以定义平移约束1 单击装配操控板中的按钮，即可完成第1个销钉连接的定义。3 同时系统还弹出装配操控板，要求用户将打开的零件按照一定的装配约束关系进行空间定位，单击预定义的连接集中的【销钉】连接方式。5 此时系统在装配操控板中显示“状态：完成连接定义”，表示第2个销钉连接的定义已经完成。6 最后单击装配操控板中的按钮，便完成第2个销钉连接的定义。图12-32 创建滚子推杆从动件的第2个销钉连接步骤3. 将滚子推杆从动件装配件存盘。选择【文件】/【保存】命令或单击工具栏中的按钮，在系统弹出的【保存对象】对话框中直接单击按钮，将当前文件“congdongjian.asm

44、”以原来的名字保存。步骤4. 接下来开始创建凸轮机构，新建一个名为“asm12-2”的装配件，采用毫米（mm）、牛顿（N）、秒（s）单位制，进入Pro/E的装配模块。步骤5. 向装配件“asm17-2”中调入第1个零件“jiti.prt”，操作过程如图12-33所示。2 同时系统弹出装配操控板，单击常规装配约束类型中的按钮，表示系统将在缺省位置装配该元件，即将该零件定义为机构的基础主体。最后单击装配操控板中的按钮，即可确定该零件的空间装配位置，也就是完成了放置第1个零件。1 选择【插入】/【元件】/【装配】命令或单击按钮，然后在系统弹出的【打开】对话框中选取零件“jiti”后，单击按钮可对零件

45、进行预览，最后单击按钮。则系统立即在绘图区中调入该零件。图12-33 调入第1个零件的操作过程步骤6. 向装配件“asm12-2”中调入第2个零件“tulun”，创建销钉连接，如图12-34所示。2 同时系统还弹出装配操控板，要求用户将打开的零件按照一定的装配约束关系进行空间定位，单击预定义的连接集中的【销钉】连接方式。4 最后单击装配操控板中的按钮，即可完成凸轮与机架零件之间销钉连接的定义。3 在零件“JITI”上选择轴线A_3，在零件“TULUN”上选择轴线A_1以定义轴对齐约束。然后分别选择两零件的标准平面FRONT面以定义平移约束。选择此两平面以定义平移约束1 选择【插入】/【元件】/

46、【装配】命令或单击按钮，然后在系统弹出的【打开】对话框中选取零件“tulun”后，单击按钮可对零件进行预览，最后单击按钮。则系统立即在绘图区中调入该零件。图12-34 创建销钉连接的操作过程步骤7. 继续向装配件“asm12-2”中调入前面已经创建好的滚子推杆从动件“congdongjian.asm”，然后创建圆柱连接，操作过程如图12-35所示。2 同时系统还弹出装配操控板，要求用户将打开的零件按照一定的装配约束关系进行空间定位，单击预定义的连接集中的【圆柱】连接方式。4 则系统立即在绘图区中显示创建的圆柱连接。3 在绘图区中分别选择零件“jiti”上的轴线A_1和零件“TUIGAN”上的轴

47、线A_1。选择两圆柱的轴线1 选择【插入】/【元件】/【装配】命令或单击按钮，在弹出的【打开】对话框中选取零件“congdongjian.asm”后，单击按钮可对零件进行预览，最后单击按钮。则系统立即在绘图区中调入该部件。图12-35 创建圆柱连接步骤8. 此时可以发现凸轮与从动件之间有干涉现象，此时不要退出装配操控板，如图12-36所示直接单击装配操控板中的按钮，取消按钮的选中状态，表示将切换到常规装配模式以便添加其他放置约束条件。图12-36 装配操控板步骤9. 接下来通过添加放置约束条件消除干涉现象，操作过程如图12-37所示。1 接下来分别选择“tuigan.prt”的标准基准平面FR

48、ONT和零件“jiti”的标准基准平面FRONT。则系统立即在绘图区中自动向所选择的两平面施加了偏移距离为零的对齐约束。2 此时虽然操控板中提示元件处于“部分约束”状态，但是仍然单击装配操控板中的按钮，因为后面将利用拖动功能调整凸轮机构。单击按钮，然后在弹出的下拉框中选择【FRONT】选项。3 单击按钮后，在零件“GUNZI”上选取一点。4 则鼠标拾取点处出现一个黑色拖动控制句柄，此时无需再次单击鼠标，拖动该点向上即可拖动推杆向上运动至适当位置，然后单击鼠标确认。图12-37 通过添加放置约束条件以消除干涉现象的操作过程步骤10. 最后如图12-38所示单击【拖动】对话框中的按钮，结束拖动操作

49、。图12-38 【拖动】对话框步骤11. 选择【应用程序】/【机构】命令，则Pro/E系统立即进入机构模块的操作界面。下面开始创建凸轮从动机构连接，操作过程如图12-39所示。1 选择【插入】/【凸轮】命令或者单击按钮，在系统弹出的【凸轮从动机构连接定义】对话框的【凸轮1】选项卡中选择【自动选取】选项。2 接下来在绘图区中选择凸轮轮廓曲面，然后单击鼠标中键确认。4 接下来在绘图区中选择滚子零件外圆柱曲面，然后单击鼠标中键确认。3 然后在【凸轮从动机构连接定义】对话框的【凸轮2】选项卡中选择【自动选取】选项。图12-39 创建凸轮从动机构连接步骤12. 如图12-40所示单击【凸轮从动机构连接定

50、义】对话框的按钮，则系统成功创建了凸轮从动机构连接，结果如图12-41所示。步骤13. 此时单击按钮后，在凸轮零件“TULUN”上选取一点，则鼠标拾取点处出现一个黑色拖动控制句柄，此时无需再次单击鼠标，拖动该点即可拖动凸轮机构模型按预期方式运动，如图12-42和图12-43分别是凸轮机构的2个运动位置。 图12-40 【凸轮从动机构连接定义】对话框 图12-41 创建的凸轮从动机构连接 图12-42 凸轮机构的一个运动位置 图12-43 凸轮机构的另一个运动位置提示：为了方便选取特征对象，经常需要对图形的各种基准特征的显示与关闭状态进行切换。另外，当鼠标拾取焦点附近存在多个特征对象时，为了准确

51、选择对象，可轻移鼠标至要选取对象附近，然后依次单击鼠标右键，则Pro/E系统会将鼠标拾取焦点附近的特征对象依次加亮显示。直至欲选取的对象被系统加亮显示时，再单击鼠标左键即可准确选择特征对象。请读者注意体会。步骤14. 下面在滚子推杆从动件和机架之间添加一个点至点弹簧。1 选择【插入】/【弹簧】命令或者单击按钮，则系统弹出操控板，如图12-44所示。 图12-44 向凸轮机构中添加弹簧的操控板2 按住Ctrl键的同时连续选择零件“TUIGAN”和“JITI”上的基准点PNT0，则系统立即在所选择的2个零件之间添加了1个点至点弹簧，如图12-45所示。1 按住Ctrl键的同时连续选择零件“TUIG

52、AN”和“JITI”上的基准点PNT0。2 则系统立即在所选择的2个零件之间添加了1个点至点弹簧。选择此2个基准点图12-45 向凸轮机构中添加弹簧3 接下来在操控板中单击【选项】菜单，在弹出的下滑面板中选中【调整图标直径】选项表示要调整弹簧直径，然后在【直径】编辑框中输入弹簧直径为“20”，并在操控板中输入弹簧刚度系数为“100”， 输入“70”作为弹簧未拉伸时的长度U的值，最后操控板设置情况应如图12-46所示。图12-46 向凸轮机构中添加弹簧操控板的设置4 最后单击操控板中的按钮，系统成功创建了点至点弹簧，如图12-47所示。12-47 创建的点至点弹簧步骤15. 下面在滚子推杆从动件

53、和机架之间添加一个点至点阻尼。1 选择【插入】/【阻尼器】命令或单击按钮，则系统弹出操控板，如图12-48所示。图12-48 向凸轮机构中添加阻尼的操控板2 按住Ctrl键的同时连续选择零件“TUIGAN”和“JITI”上的基准点PNT0，如图12-49所示。1 按住Ctrl键的同时连续选择零件“TUIGAN”和“JITI”上的基准点PNT0。2 则被选择的2个基准点变为红色，表示已被选中。选择此2个基准点图12-49 向凸轮机构中添加点至点阻尼3 在操控板中输入“100”作为阻尼系数C的值，最后的操控板设置如图12-50所示。图12-50 向凸轮机构中添加点至点阻尼操控板的设置4 最后单击操

54、控板中的按钮，系统成功创建了点至点阻尼，如图12-51所示。图12-51 创建的点至点阻尼步骤16. 下面开始创建伺服电动机以便驱动凸轮机构运动，操作过程如图12-52所示。1 选择【插入】/【伺服电动机】命令或单击按钮，则系统弹出【伺服电动机定义】对话框。在【类型】选项卡【从动图元】分组框中选择【运动轴】选项。2 系统提示，在绘图区中选择运动轴“Connection_1.first_rot_axis”。4 则系统在【图形工具】窗口中绘图显示伺服电动机将在10秒内完成2次旋转。3 在【轮廓】选项卡【规范】分组框中选择【速度】选项，在【模】分组框中选择【常数】选项，在【A】编辑框中输入值“72”，在【图形】分组框中选择【位置】选项，同时取消【速度】选项的选中状态，最后单击按钮。5 最后单击【伺服电动机定义】对话框中的按钮。系统便成功创建了伺服电动机。123456创建的伺服电动机图12-52 创建伺服电动机的操作过程步骤17. 进行凸轮的运动学分析，操作过程如图12-53所示。1 选择【分析】/【机构分析】命令或单击按钮，则系统弹出【分析定义】对话框。在【名称】编辑框中接