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1、理解机构仿真设计的意义。 理解常用连接形式及其用途。 掌握机构仿真设计的基本步骤。 结合实例掌握仿真设计的基本流程和技巧。,第9章机构运动仿真设计,本章大纲,9.1初识仿真原理十字联轴器运动仿真 9.2综合应用 9.3小结,9.1 初识仿真原理十字联轴器运动仿真,图9-1 十字联轴器,本例将介绍如图9-1所示十字联轴器的运动仿真设计过程。,9.1.1 设计分析,机构仿真设计的基本流程如图9-2所示，其中重点和关键的步骤如下。,图9-2 仿真设计流程,一、创建零部件 借助Pro/E Wildfire 3.0强大的三维建模功能可以比较方便地创建出符合要求的三维实体模型。 二、创建机构连接 使用模型
2、组装的方法创建机构连接，除了可以在机构中创建多种形式的约束零部件运动的运动副，还可以创建弹簧和阻尼器等特殊约束特征。 三、创建驱动器 通过驱动器给机构添加运动动力，运动驱动器提供的动力既可以是恒定的（使机构产生恒定的速度或加速度），也可以是符合特定函数关系的动力（使机构产生按照一定规律变化的速度和加速度）。 四、对机构进行仿真分析 通过仿真分析，可以获得需要的分析结果。Pro/E Wildfire 3.0提供的仿真分析结果形式多样，有直观的动画演示，也有数据图标等。,一、创建连接 传统的装配过程都是为元件加入各种固定约束，将其自由度减少到0，使其位置被完全固定，这样装配的组件不能用于运动分析，
3、我们将这种传统的装配方法称为创建“约束连接”。与之相对的是“机构连接”，机构连接使用一个或多个组合约束来消除元件的部分自由度，可以获得特定的运动，元件通常还保留一个或多个自由度。 设计过程中可以使用11种约束连接类型，在装配设计环境中单击按钮打开元件模型后打开设计工具，直接在图标板的第一个下拉列表中选取即可。,9.1.2 知识准备,（1）刚性约束 （2）销钉约束 （3）滑动杆约束 （4）圆柱约束 （5）平面约束 （6）球约束 （7）焊接约束 （8）轴承约束 （9）常规约束 （10）6 DOF （11）槽,二、常用仿真术语介绍 （1）自由度 （2）主体 （3）基础 （4）连接 （5）接头 （6）
4、放置约束 （7）拖动 （8）回放 （9）伺服电动机 （10）执行电动机,一、装配零件 1设置工作目录和新建文件。 2装配机座。 3装配连轴节1。 4装配十字轴。 5装配连轴节2。 6装配套筒。 二、进行机构运动仿真 1检查机构是否能顺利装配成机构组件。 2进入机构设计/分析模块。 3设置伺服电动机。 4进行机构运动分析和仿真。 5播放机构分析及仿真的结果。,9.1.3 操作过程,9.2 综合应用,下面继续介绍两个综合实例，重点说明机械仿真设计的一般原理和主要设计技巧，请同学们在此基础上举一反三，灵活应用。,下面介绍如图9-55所示凸轮机构的运动仿真设计过程。,9.2.1 凸轮机构运动仿真,图9
5、-55 凸轮机构,一、装配零件 1设置工作目录和新建文件。 2装配机座。 3装配凸轮。 4装配固定块。 5装配滑杆。 6装配销钉。 7装配滚子。,二、进行机构运动仿真 1检查机构是否能顺利装配成机构组件。 2进入机构设计/分析模块。 3设置伺服电动机。 4设置凸轮连接。 5进行机构运动分析和仿真。 6播放机构分析及仿真的结果。 7测量滑杆顶点的位置随着时间变化的曲线。 8保存文件。,9.2.2 牛头刨床运动仿真,本例介绍如图9-91所示牛头刨床机构的运动仿真设计过程。,图9-91 牛头刨床,一、装配零件 1设置工作目录和新建文件。 2装配机座。 3装配销钉1。 4装配销钉2。 5装配导轨。 6
6、装配主动齿轮。 7装配从动齿轮。 8装配曲柄。 9装配销钉3。 10装配滑块1。 11装配滑块2。 12装配销钉4。 13装配销钉5。 14装配推杆。,二、进行机构运动仿真 1检查机构是否能顺利装配成机构组件。 2进入机构设计/分析模块。 3调整大小齿轮的位置。 4设置齿轮连接。 5设置伺服电动机。 6进行机构运动分析和仿真。 7播放机构分析及仿真的结果。,9.3 小结,随着计算机技术的日益成熟和完善，CAD/CAM/CAE技术的有机结合已经逐步成为现代制造业的重要特色之一。在生产过程中，追求“高质量”和“高效率”始终是其不变的目标，但是要让二者达到完美统一却并非易事。因为，传统的认识是“慢工
7、出细活”，高的质量必须以低的生产效率作为代价。 其实，在现代设计中随着CAD和CAE技术的发展和完善，人们正在尝试将生产过程逐步纳入“虚拟”的轨道，所谓“虚拟”就是在不涉及真实物理材料的前提下，利用计算机提供的数字环境来模拟加工过程。与真实的加工对象相对应，在虚拟环境中使用一种被称为“数字样机”的三维实体模型，来取代作为真实加工对象的“物理样机”。数字样机不但不需要消耗材料和能源，而且可以方便地对其进行编辑和修改。更为重要的是，设计人员在CAE设计环境中可以对数字样机进行全方位的仿真分析，借助系统强大的分析工具，可以迅速、直观、简便地获得设计的工作过程信息，以发现设计中潜在的缺陷。 在仿真分析之前，首先要明白约束连接和机构连接的区别，并对常用连接接头的用法和用途有明确的理解，能够在仿真分析之前使用合理的接头来完成机构的组装。完成机构组装后，通常需要进一步检查主体的连接情况，还可以通过手工“拖动”零件来观察机构运动的轨迹是否符合预期要求。,
