任务：四杆机构运动仿真设计

1、陕西国防工业职业技术学院教 学 单 元 设 计 计 划课程名称机械CAD/CAM应用授课顺序第 讲授课班级授课时间第 周 星期 第 节授课地点CAD/CAM一体化教室教学组织8课时主讲教师高葛校内教师吴让利、徐家忠、赵小刚校外教师丁仕余、武苏维项目名称项目五 典型机构运动仿真任务名称任务 四杆机构运动仿真设计教学目的1. 掌握运动仿真的基本方法和步骤；2. 掌握Pro/E常用机构运动副定义；3. 掌握伺服电机、分析特征的创建；4. 掌握典型机构运动仿真的创建；5. 掌握四连杆机构运动仿真的创建。教学目标知识目标能力目标素质目标1. 掌握四连杆机构运动仿真的方法过程；2. 掌握常用典型机构运动仿

2、真的方法；3. 掌握在Pro/E定义运动副，创建伺服电机、分析特征、运动结果分析与参数调整的方法。能够运用Pro/E的仿真工具进行产品的分析，并根据结果的合理性进行产品设计的调整。1.具有献身制造业、踏实肯干、吃苦耐劳和爱岗敬业的精神；2.具有不断积极进取、求变创新和超越自我的奋斗精神；3.具有较强的文字组织能力、语言表达能力和社会沟通能力；4.具有良好的团队协作精神。工作任务（1）运动仿真界面熟悉；（2）装配动画制作；（3）典型机构运动分析；（3）四连杆机构运动仿真；（4）文件的存取。重点难点及解决方法（1）典型机构运动分析；（2）四连杆机构运动仿真。参考资料；工具与材料作业教研室主任签名：

3、续序号步骤名称教师活动学生活动时间分配（分钟）课内课外1任务分析和收集资料思路指导独立完成15课内2熟悉运动仿真界面讲解新知识点模仿操作45课内3装配动画制作重点提示独立完成45课内4典型机构运动分析重点提示独立完成45课内5四连杆机构运动仿真重点提示独立完成90课内6运动参数分析知识点讲解独立完成45课内7设计调整重点提示独立完成45课内8动画输出示范独立完成15课内9项目评价教师总结讲评自评15课内课后总结与体会一、四杆机构分析二、软件功能介绍1.机构运动界面的进入单击工具栏中的新建文件图标，弹出对话框，文件类型选择为【组件】，子类型为【设计】，在名称栏输入装配文件名，取消勾选“使用缺省模

4、板”，单击【确定】按钮。弹出如图5-3所示的“新文件选项”对话框，在模板列表中选择【mmns_asm_design】,即使用公制模板，单击【确定】按钮，进入装配设计界面。图5-2“新建”对话框 图5-3 “新文件选项”对话框1、基体零件的调入。第一个调入零件称为基体零件，通常该零件做为机架。单击特征工具栏的“将元件添加到组件”工具 ，可采用“固定”或“缺省”的方式。2、主体零件的调入。主体零件一般是有相对运动的零件，在装配坐标系中有相对运动，不能采用刚性的装配方式，根据需要可采用“销钉”等非刚性连接方式 “销钉”连接方式需要限制“轴”和匹配“面”。3、机构运动副连接方式（1）刚性连接。使用一个

5、或多个基本约束，将元件与组件连接到一起。受刚性连接的元件、组件属于同一个主体，连接后6个方向上的自由度被完全限制，相互之间不再有自由度。（2）销钉连接。仅有一个旋转自由度，由一个轴对齐约束和一个与轴垂直的平移约束来限制其他5个自由度，元件可以绕轴旋转。约束的类型：轴对齐，平面匹配/对齐或点对齐。自由度为1。（3）滑动杆。仅有一个沿轴向的平移自由度。实际上就是一个与轴平行的平移运动，使用“轴对齐”和“旋转”两个约束限制其他5个自由度。约束的类型：轴（或边）对齐，平面匹配/对齐或点对齐。自由度为1。（4）圆柱。具有一个旋转自由度和一个沿轴向的平移自由度，元件可绕轴旋转，同时可沿轴向平移。使用“轴对

6、齐”的约束限制其他4个自由度。约束的类型：轴对齐。自由度为2。（5）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，元件可绕垂直于平面的轴旋转并在平行于平面的两个方向上平移。约束的类型：平面匹配/对齐。自由度为3。（6）球。具有3个旋转自由度。使用“点对齐”约束来限制3个自由度。约束的类型：点与点对齐。自由度为3。（7）焊接。使用“坐标系（重合）”约束所有自由度，连接后，元件与组件成为一个主体，6个自由度被完全限制，相互之间不再有自由度。约束的类型：坐标系对齐。自由度为0。（8）轴承。轴承连接可以看成是由球形接头及滑块接头组成的。构件可在3个轴向任意旋转，同时也可

7、以沿指定轴方向平移。约束的类型：点与边、轴或曲线对齐。自由度为4。（9）常规。常规连接自由度可以由用户自己选择，约束方式可以根据实际需要进行选择。确定自由度的数目后，可在元件放置操控板中重定义一般连接。（10）6DOF。因为未应用任何约束，所以不影响元件与组件的相对运动。元件可以在任何方向上平移及旋转，具有3个旋转自由度和3个平移自由度。6DOF连接需要将元件的坐标系与组件中的坐标系对齐。（11）槽。具有一个自由度，元件上的一个点始终在组件上的一根曲线上运动，线条既可以是直线也可以是螺旋曲线。约束的类型：零件上的点、创建的基准点或线段的端点与组件上的边、曲线或轴线约束。自由度为1。（12）机构

8、设计模块操作界面中常用的按钮功能：机构显示：主要用来显示或关闭在创建连接时系统自动显示的连接符号和图标。凸轮副 ：就是用凸轮的轮廓曲面去控制从动件的运动轨迹。齿轮副：主要用来控制两个旋转轴之间的速度关系。伺服电动机：用于定义某一旋转轴的旋转运动，即给指定的轴施加力，使其运动。定义分析：用于创建机构动态运动时的产生设置。回放以前运行的分析：用于连续播放运行分析的结果。定义重力：用于设置重力加速度的参数和方向。定义弹簧：用于定义机构运动时拉簧产生的拉力、压簧产生的压力和扭簧产生的扭力等。定义阻尼：用于设置机构运动时产生的阻力。拖动封装元件：用于调整零件、组件之间的相对位置。3.机构运动设置（1）在

9、下拉菜单上，点选【应用程序】【机构】，进入机构运动界面。（2）在下拉菜单上选择【插入】【伺服电机】，弹出“伺服电动机定义”对话框，“伺服电动机”为机构提供了动力。选择运动轴，安装电动机，名称为”ServoMotor1”单击“轮廓”，定义电动机的速度参数。速度的单位是度/秒。选择“模”的方式为“常数”，可输入数值“30”，单击“确定”按钮。（3）在工具栏中单击拖动按钮，进入 “拖动”对话框。对当前状态进行拍照，单击快照按钮，名称为“Snapshot1”再单击“关闭”。可以把当前状态作为运动初始状态。 4.机构运动分析与动画创建（1）在下拉菜单上，单击【分析】【机构分析】，系统弹出“分析定义”对话

10、框。名称为“AnalysisDefinition1”，“类型”选择“运动学”， “终止时间”输入“20”，帧频和最小间隔分别输入“20”和“”，“初始配置”为快照“Snapshot1” （2）单击“运行”按钮，机构开始运行，可以看到机构开始运动。运动完成之后，如果未回到初始位置，然后单击预览按钮，连杆机构就会回到初始快照位置。单击“确定”按钮，完成分析定义。（3）单击“回放”按钮，弹出“回放”对话框。单击播放当前结果集按钮，弹出“动画”对话框。（4）在动画对话框中，单击播放按钮，开始播放动画。单击按钮，此时弹出“捕获”对话框，设置完相关参数，单击“确定”按钮，开始生成动画影片，完成影片保存在工作目录下。（1）单击测量按钮，弹出“测量结果”对话框。（2）在对话框中单击新建按钮，弹出“测量定义”对话框。选择伺服电机的轴为运动轴，得出连接点的运动曲线。定义完成后，单击确定，退出测量定义对话框。（3）在测量结果对话框中，按住键盘的“ctrl”键，选择“Measure1”和“AnalysisDefinition1”,此时，再单击测量按钮，弹出连杆机构连接点的运动曲线。横坐标为时间，单位为秒，纵坐标为位置，单位为毫米。（4）在“测量结果”对话框中单击