CREO3.0-机构的运动仿真与分析

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1、,第11章 机构的运动仿真与分析,11.1 概述,1模块简介 机构运动分析（Mechanism）模块是Creo Parametric 2.0中一个功能强大的模块。该模块集运动仿真和机构分析于一身，可将已有的机构根据设计意图定义各构件间的运动副、设置动力源，进行机构运动仿真，并能检查干涉以及测量各种机构中需要的参数等。这样，大大提高了设计产品的效率以及可靠性。 运动学和动力学是运动仿真与分析中常用到的两个重点内容，运动学运用几何学的方法来研究物体的运动，不考虑力和质量等因素的影响，即机构在不受力情况下运动；而物体运动和力的关系，则是动力学的研究内容，即机构在受力情况下运动。本章将分为运动学和动力

2、学两种情况进行功能介绍，主要内容为添加动力源、设置初始条件、机构分析与定义以及仿真结果测量与分析。,2运动仿真与分析的一般过程 （1）创建约束：进入装配界面，对对象机构创建必要的固定元件、以及各构件间的约束，并且检测机构的相关自由度是否符合要求。（此部分内容，已在第6章详细陈述，故在此章节省略） （2）参数设置：在动力学里需要定义质量属性、重力、弹簧、阻尼器等力学因素。 （3）添加动力源：为机构添加动力源，如伺服电动机、执行电动机等，为机构的仿真做准备。 （4）设置初始条件：运用“快照”功能设置机构的起始位置。 （5）机构分析与定义：进行运动分析，设置运动仿真的运行时间、帧数、电动机的运行时间

3、以及外部载荷等因素。 （6）仿真结果测量与分析：演示机构的运动，进行碰撞等相关检测，并根据之前的数据，将机构的运动用图片或影片的形式展示，而且可以测量机构的仿真结果。,11.2 运动学仿真与分析,11.2.1 伺服电动机的定义,1执行方式 单击“机构”功能区“插入”面板中的“伺服电动机”按钮 2操作步骤 （1）打开文件。 （2）单击“应用”功能区“运动”面板中的“机构”按钮，进入运动仿真模块。 （3）执行上述方式后系统弹出“伺服电动机定义”和“选择”对话框。 （4）在“从动图元”中选择“运动轴”，在绘图窗口中选择如图所示的“Connection_4.axis_1”作为运动轴。,（5）单击“轮廓

4、”选项卡，在“规范”下拉列表中选择“速度”选项，“模”下拉列表中选择“常数”选项，在A输入框中输入速度值“500”，在“图形”选项组中选中“位置”、“速度”、“加速度”，如图所示，单击“图形”中的按钮，系统弹出“图形工具”对话框，如图所示，观察完后单击“关闭”按钮，单击“确定”按钮，完成伺服电动机的定义，如图所示。,3选项说明,“伺服电动机定义”对话框中的选项含义见表,其常用函数的具体含义如下表,11.2.2 初始条件设置,1执行方式 单击“机构”功能区“运动”面板中的“拖动”按钮 2操作步骤 （1）打开文件，然后进入仿真环境。 （2）执行上述方式，系统弹出“拖动”对话框和“选择”对话框，如图

5、所示。 （3）把模型调整到如图所示的位置，单击“快照”按钮，单击“选择”对话框中的“确定”按钮，单击“拖动”对话框中的“关闭”按钮，完成初始位置快照的定义。,3选项说明,11.2.3 机构分析与定义,1执行方式 单击“机构”功能区“分析”面板中的“机构分析”按钮 2操作步骤 （1）打开文件，然后进入仿真环境。 （2）执行上述方式后，系统弹出“分析定义”对话框。 （3）接受默认的分析定义的名称，在“类型”复选框中选择“运动学”，选择“长度与帧频”，“开始时间”输入0，“终止时间”输入10，“帧频”输入10，选中“快照”选项，将“snapshot1”定为初始位置。 （4）单击“运行”按钮，可以看到

6、两幅齿轮都运动起来，单击“确定”按钮，完成模型的分析。,11.2.4 分析结果的查看,1执行方式 单击“机构”功能区“分析”面板中的“回放”按钮 2操作步骤 （1）打开文件，进入运动仿真模块。 （2）单击“机构树”下的前面的三角符号，在下拉列表的命令处右击鼠标，在弹出的快捷菜单中单击“运行”命令，机构运行停止后单击“机构”功能区“分析”面板中的“回放”按钮，系统弹出“回放”对话框。单击“回放”对话框中的“保存”按钮，在指定的位置保存分析结果。 （3）单击对话框中的“碰撞检测设置”按钮，在弹出的“碰撞检测设置”对话框中选中“无碰撞检测”按钮，单击“确定”按钮。 （4）在“回放”对话框中单击“回放

7、”按钮，系统弹出“动画”对话框，单击对话框中的，播放绘图窗口中的机构运动。 （5）机构播放结束后，单击对话框中的“捕获”按钮，系统弹出“捕获”对话框，单击对话框中的“浏览”按钮，系统弹出“保存副本”对话框，指定保存位置，“名称”输入框中输入视频名称“clcd.mpg” ，单击“确定”按钮，然后在“捕获”对话框单击“确定”按钮，生成mpg视频文件。,3选项说明,“回放”对话框中的选项含义见表,“动画”对话框中的选项含义见表,11.3 动力学仿真与分析,11.3.1 质量属性的定义,1执行方式 单击“机构”功能区“属性和条件”面板中的“质量属性”按钮 2操作步骤 （1）执行上述方式后，系统弹出“质

8、量属性”对话框。 （2）选择参考类型中“零件”、“组件”或“主体”中的一项，选择参考类型后在绘图窗口中选择对应的参考（可在模型树中选择），单击“选择”对话框中的“确定”按钮 （3）选择“定义属性”中“默认”、“密度”和“质量属性”中的一项，编辑“基本属性”、“重心”和“惯量”等设置项，单击“确定”按钮，完成质量属性的定义。,3选项说明,11.3.2 重力的定义,1执行方式 单击“机构”功能区“属性和条件”面板中的“重力”按钮 2操作步骤 （1）进入运动仿真模块后，执行上述方式后，系统弹出“重力”对话框，如图所示。 （2）定义模的大小和重力的方向，单击对话框中的“确定”按钮，完成重力的定义。,3

9、选项说明,11.3.3 力与扭矩,1执行方式 单击“机构”功能区“插入”面板中的“力与扭矩”按钮 2操作步骤 （1）打开文件，如图所示。然后进入运动仿真模块。,（2）执行上述方式后，系统弹出“力/力矩定义”对话框。单击“类型”下拉列表，选择“点力”，并且选择“huakuai.prt”上的PNT0基准点。 （3）定义力的模与方向，选择“模”下拉列表中的“常数”选项，在“常数”输入框中输入模的大小为0.05，如图（a）所示。单击对话框中的“方向”按钮，弹出“方向”选项卡，在“定义方向”下拉列表中选择“键入的方向”选项，X和Z方向输入0，Y输入1，勾选“基础”选项，如图（b）所示，单击“确定”按钮，

10、完成力的定义。,（a） （b）,（4）单击“机构”功能区“属性和条件”面板中的“质量属性”按钮，系统弹出“质量属性”对话框。选择“huakuai.prt”元件，在“定义属性”下拉列表中选择“密度”选项，并设置其密度为7.8e-9，单击“确定”按钮。 （5）单击“机构”功能区“分析”面板中的“机构分析”按钮，系统弹出“分析定义”对话框。在“类型”下拉列表中选择“动态”选项，在“Duration”(持续时间)输入框中输入20，其它的参数接受默认值。 （6）单击“运行”按钮，可以看到滑块做加速运动。单击“确定”按钮，完成模型的分析。 （7）单击“机构”功能区“分析”面板中的“回放”按钮，系统弹出“回

11、放”对话框。单击“回放”对话框中的“保存”按钮，保存分析结果到指定的位置。 （8）在“回放”对话框中单击按钮，系统弹出“动画”对话框，单击对话框中的“捕获”按钮，系统弹出“捕获”对话框，单击对话框中的“浏览”按钮，系统弹出“保存副本”对话框，指定保存位置，并在“名称”输入框中输入视频名称“110303.mpg”，单击“确定”按钮，然后在“捕获”对话框中单击“确定”按钮，生成mpg视频文件。,3选项说明,11.3.4 执行电动机,1执行方式 单击“机构”功能区“插入”面板中的“执行电动机”按钮 2操作步骤 （1）打开文件，如图所示，进入运动仿真模块。 （2）执行上述方式后，系统弹出“执行电动机定

12、义”和“选择”对话框。选择“Connection_1.axis_1”为旋转轴，单击“选择”对话框中的“确定”按钮，在“执行电动机定义”对话框中的“模”下拉列表中选择“常数”选项，在A输入框中输入“模”的大小为10，如图所示，单击“确定”按钮，完成执行电动机的定义。,（3）单击“机构”功能区“属性和条件”面板中的“质量属性”按钮，系统弹出“质量属性”对话框。选择“baiqiu.prt“元件，在“定义属性”下拉列表中选择“密度”选项，并设置其密度为7.8e-9，如图所示，单击“确定”按钮。,（4）单击“机构”功能区“分析”面板中的“机构分析”按钮，系统弹出“分析定义”对话框。在“类型”下拉列表中选

13、择“动态”选项，在“Duration”(持续时间)输入框中输入20，其他的参数接受默认值，如图所示。单击“运行”按钮，可以看到摆球做加速旋转运动。单击“确定”按钮，完成模型的分析。,（5）单击“机构”功能区“分析”面板中的“回放”按钮，系统弹出“回放”对话框，如图所示。 （6）单击“回放”对话框中的“保存”按钮，在指定的位置保存分析结果。,（7）在“回放”对话框中单击按钮，系统弹出“动画”对话框，如图所示。单击对话框中的“捕获”按钮，系统弹出“捕获”对话框；单击对话框中的“浏览”按钮，系统弹出“保存副本”对话框，指定保存位置，在“名称”输入框中输入视频名称“ch070304.mpg”，单击“确

14、定”按钮，然后在“捕获”对话框单击“确定”按钮，生成mpg视频文件。,11.3.5 弹簧,弹簧在机构中生成平移或旋转弹力。弹簧被拉伸或压缩时产生线性弹力，在旋转时产生扭转力。这种力能使弹簧返回平衡位置，即无任何外力影响的位置（松弛）。弹力的大小与距平衡位置的位移成正比，弹力计算公式为F=kx，F为弹力，k为弹性刚度系数，x为偏离平衡位置的距离。 可以沿着平移轴或在不同主体上的两点间创建一个拉伸弹簧。可以沿着旋转轴创建一个扭转弹簧。 1执行方式 单击“机构”功能区“插入”面板中的“弹簧”按钮。 2操作步骤 （1）打开文件，如图11-28所示，进入运动仿真模块。 （2）执行上述方式后，系统弹出“弹

15、簧”操控板，如图所示。,（3）选择要创建的弹簧类型，单击“延伸/压缩”弹簧，单击“参考”按钮，弹出下滑动面板，按住ctrl键选择两个元件的基准点PNT0，如图所示，生成弹簧预览，如图所示。,（4）单击“选项”按钮，弹出“选项”下滑面板，为拉伸弹簧设置直径尺寸。勾选“调整图标直径”复选框并在“直径”框中输入值40，如图所示。,（5）输入弹簧刚度系数值为10，平衡位置处的长度为235，如图所示。单击“确定”按钮，完成弹簧的定义，如图所示。,（6）单击“机构”功能区“属性和条件”面板中的“质量属性”按钮，系统弹出“质量属性”对话框。选择“zhenzi.prt“元件，在“定义属性”下拉列表中选择“密度

16、”选项，并设置其密度为7.8e-9，如图所示，单击“确定”按钮。,（7）单击“机构”功能区“分析”面板中的“机构分析”按钮，系统弹出“分析定义”对话框。在“类型”下拉列表中选择“动态”选项，在“Duration”(持续时间)输入框中输入10，其他的参数接受默认值，如图所示。单击“运行”按钮，可以看到弹簧振子按规律运动。单击“确定”按钮，完成模型的分析。,（8）单击“机构”功能区“分析”面板中的“回放”按钮，系统弹出“回放”对话框，如图所示。,（9）单击“回放”对话框中的“保存”按钮，在指定的位置保存分析结果。 （10）在“回放”对话框中单击按钮，系统弹出“动画”对话框，如图所示，单击对话框中的“捕获”按钮，系统弹出“捕获”对话框，单击对话框中的“浏览”按钮，系统弹出“保存副本”对话框，指定保存位置，在“名称”输入框中输入视频名称“tanhuangzhenzi.mpg”，单击“确定”按钮，然后在“捕获”对话框单击“确定”按钮，生成mpg视频文件。,运动仿真下所建立的弹簧与零件模式下用螺旋扫描所建立