CREO 机构的运动仿真与分析

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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。
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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，可以看到两幅齿轮都运动起来，单击“确定”按 钮，完成模型的分析。
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。
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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
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选项
含义
“主体拖动”按钮
将主体拖动到关键的位置。默认的情况下，主体可以被自由地拖动， 也可以定义主体沿某一方向拖动。
“快照”按钮
拍下当前位置的快照。
“显示快照”按钮
显示指定的当前快照。
“删除快照”
如果不满意所拍得的快照，可以选定指定的快照后，单击此按钮，删 除快照。
位置、速度、加速度随时间呈余弦变化
用于模拟一个凸轮轮廓输出 模拟电动机轨迹
用于一般的电动机轮廓
参数
A=常量 A=常量 B=斜率 A=振幅 B=相位 C=偏移量 T=周期 L=总上升量 T=周期 A=线性系数 B=二次项系数 A=常数项 B=线性项系数 C=二次项系数 D=三次项系数
11.2.2 初始条件设置
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选择此轴
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（5）单击“轮廓”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。
伺服电动机
3．选项说明
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“伺服电动机定义”对话框中的选项含义见表
选项 “类型”选项卡
含义
“运动轴”单选钮
用于沿某一方向明确定义的运动，选择的运动轴可以为移动轴、旋转 轴或者由槽连接建立起的槽轴。
“几何”单选钮
通过指定模型中的几何图元建立运动过程，用于创建复杂的三维运动。
设置伺服电动机的运动类型
11.2.4 分析结果的查看
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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
“轮廓”选项卡
“规范”选项组
设置电动机的位置、速度、加速度，可分别设置电动机的运动形式
“模”选项组 “图形”选项组
可以指定“模”的函数及参数，指定伺服电动机的位置、速度、加速 度的变化形式。常用函数的具体含义如下表11-2所示。
图形来表示位置、速度、加速度的变化，勾选“在单独图形中”复选 框，则一个图形表示一项参数量，否则一个图形表示多个参数量。
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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。
其常用函数的具体含义如下表
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函数类型 常数 斜坡
余弦
摆线 抛物线
多项式
公式 y=A y=A+B*t
y=A*cos（2*Pi*t/T+B）+C
y=L*t/TL*sin(2*Pi*t/T)/2*Pi y=A*t+1/2B(t2)
y=A+B*t+C+t2+D*t3
含义 位置、速度、加速度恒定 位置、速度、加速度随时间线性变化