机构运动学分析

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14.3 常用操作命令介绍
初始条件：在机构分析中，定义瞬态起始位置以及某点、连接 轴、主体或槽轮的初始条件。 质量属性：定义零件的质量属性或明确装配模型的密度。 拖动：单击该按钮，系统将弹出“拖动”对话框，如图14.17 所示。从该对话框中可以拖动构件到指定的位置并且拍取快照等。 连接：单击该命令，系统将打开“连接组件”对话框。利用该 对话框，可对机构中的主体或连接进行锁定或解锁，并可执行装配分 析功能。
1所示。
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14.3 常用操作命令介绍
按设计要求组装好各零部件后，单击下拉菜单栏中的“应用程 序”选项，系统将弹出如图14.2所示的下拉菜单，选择“机构”选项， 进入机构运动学和动力学分析操作界面，在下拉菜单中除新增加了 “机构”选项外，在“编辑”、“视图”和“信息”选项中也相应地 新增加了一些与机构运动学和动力学分析相关的命令，同时窗口右侧 也为机构运动学和动力学分析新增加了一些工具按钮。下面对这些新 增加的菜单命令和常用工具按钮作简单介绍。
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14.3 常用操作命令介绍
4. “机构”子菜单 单击“信息”菜单，再在系统弹出的下拉菜单中选择“机构” 选项，系统将打开如图14.22所示的子菜单，其中的三个命令也是 “机构”模块中所特有的，这三项的各自意义如下。 ① 摘要：单击该命令，系统将打开一信息窗口。该信息窗口概 要显示了机构中各元素的情况，包括元素名称、元素所属类型、数量 等。 ② 详细信息：单击该命令，系统将打开一信息窗口。该信息窗 口详细地显示机构中各元素的情况及系统工作环境的相关配置等。
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14.2 机构连接方式
组件要能运动，在组装时就不能被完全约束，而只能部分约束。 所谓部分约束并不是组装不完全，而是根据各组件间的相对运动，通 过“连接”设定限制组件的运动自由度。 装配过程调入元件后，进入“元件放置”对话框，打开“连接” 选项卡，有八种连接形式，如图14.1所示。 每一种连接形式的定义与该连接所需设定配接的限制如表14
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14.4 四连杆机构仿真与分析
再分别选择图14.30和图14.31所示的基础杆件和驱动杆件的配 合面，以满足平移约束，并将平移量选取为“0.0040”，最后单击 “元件放置”对话框中的“确定”按钮，完成驱动杆的装配。 单击“元件放置”对话框的“连接”标签，打开“连接”选项 卡。在连接类型中选择“销钉”连接，按系统提示，依次选择基础杆 件和驱动杆件的轴线，以完成轴对齐连接方式。
项，此时系统会弹出“打开”对话框。从中选择光盘中的chapter14
文件夹中的four_4子文件夹，选择其中的j.prt零件，将其打开在装
配区。
单击“元件放置”对话框中的“连接”标签，打开“连接”选 项卡。在连接类型中选择“销钉”连接，按系统提示依次选择基础杆 件和驱动杆件的轴线，以完成对齐连接方式。
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14.1 运动仿真概述
② 自由度：构件所具有的独立运动的数目（或是确定构件位置 所需要的独立参变量的数目）称为构件的自由度。 ③ 主体：—个元件或相对不动的一组元件。 ④ 连接：也称为联接。它是定义并限制相对运动的构件的关系。 联接的作用是约束构件之间的相对运动，减少机构的总自由度。 ⑤ 环连接：增加到运动环中的最后一个连接。 ⑥ 接头：指连接类型，例如，销连接、滑块杆连接等。
单击“元件放置”对话框中的“默认位置”按钮
，以系统
默认位置装入基础杆件，最后单击“元件放置”对话框中的“确定”
按钮，完成基础杆件的装配。完成后的组件如图14.28所示。
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14.4 四连杆机构仿真与分析
3. 装入驱动杆件
单击特征操作按钮区的“增加组件”拉钮
或从菜单栏中选
取“插入”按钮，然后在下拉菜单中依次选择“元件”→“装配”选
第14章 机构运动学分析
14.1 运动仿真概述 14.2 机构连接方式 14.3 常用操作命令介绍 14.4 四连杆机构仿真与分析 14.5 凸轮机构仿真设计 14.6 齿轮机构仿真设计
14.1 运动仿真概述
在Pro/ENGINEER Wildfire中，用户可以通过对机构添加运动副、 驱动器使其运动起来，以实现机构的运动仿真。而机构又是由构件组 合而成的，其中每个构件都以一定的方式至少与另一个构件相连接， 这种连接既使两个构件直接接触，又使两个构件产生一定的相对运动。 创建机构的过程与零件装配的过程极为相似。 由于机构仿真与零件装配都是将单个零部件装成一个完整的机构 模型，因此它们之间有很多相似之处，下面就机构仿真与零件装配作 比较分析。
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14.3 常用操作命令介绍
1. “编辑”菜单栏
单击“编辑”菜单，系统将弹出如图14.4所示的下拉菜单，在 该下拉菜单中有“重定义主体”和“设置”两项是“机构”所特有的， 它们的意义如下。
① 重定义主体：重新定义组件中各零部件的相互关系。单击该 命令，系统将弹出 “重定义主体”对话框。通过该对话框，可以重 新定义装配模型中各零部件的相互装配约束关系。
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14.1 运动仿真概述
② 由零件装配得到装配体．其内部的零部件之间没有相对运动； 而由连接得到的机构，其内部的构件之间可以产生一定的相对运动。 ③ 创建机构以后必须添加驱动器才能进行机构运动仿真。
14.1.2 基本术语
以下这些术语是在机构运动仿真过程中或者在与别人进行 Pro/ENGINEER运动仿真交流时经常会用到的，因此，使用者在进行机 构运动仿真之前，应熟悉它们。 ① 放置约束：向组件中放置元件并限制该元件是否运动的图元。
上一步中介绍的方法将j.prt零件与连杆之间建立销钉连接，结果如
图14.35所示。
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14.4 四连杆机构仿真与分析
单击特征操作按钮区的“增加组件”按钮
或从菜单栏中选
取“插入”按钮，然后在下拉菜单中依次选择“元件”→“装配”选
项，此时系统会弹出“打开”对话框。从中选择光盘中的chapter14
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14.3 常用操作命令介绍
分析：单击该命令，系统将打开“分析”对话框。利用该对话 框，可以新建、编辑、复制、删除或运行一个分析。 回放：单击该命令，系统将打开 “回放”对话框。利用该对 话框，可以回放执行分析的结果，也可对分析结果进行保存或输出。 测量：单击该命令，系统将打开 “测量结果”对话框。利用 该对话框可以创建多个测量类型，也可以显示测量结果。 轨迹曲线：产生机构运动的轨迹曲线或凸轮的包络线。
② 设置：单击该命令，系统将弹出 “设置”对话框。通过该
对话框，可以设定机构装配组件中各零部件之间的配合公差、装配失
败后是否发出警告信息等内容。
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14.3 常用操作命令介绍
2. “视图”菜单栏 单击 “视图”菜单，系统将弹出如图14.7所示的下拉菜单。在 该下拉菜单中有“加亮主体”和“显示设置”中的“机构显示”两项 是“机构”所特有的，它们的意义如下。 ① 加亮主体：单击该命令，可以使机构中的主体以高亮形式显 示。
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14.3 常用操作命令介绍
③ 质量属性：单击该命令，系统将打开一信息窗口。该信息窗 口显示机构中各元素的质量属性。
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14.4 四连杆机构仿真与分析
1. 进人装配模式 启动Pro/ENGINEER Wildfire后，单击图标工具栏中的新建文件 图标，出现“新建”对话框。在“类型”选项组中选择“组件”选项 在“子类型”选项组中选择“设计”选项，再在“名称”文本框内输 入名称，单击“确定”按钮进入装配模式。
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14.4 四连杆机构仿真与分析
4. 装入连杆
单击特征操作按钮区的“增加组件”按钮
或从菜单栏中
选取“插入”按钮，然后在下拉菜单中依次选择“元件”→“装配”
选项，此时系统会弹出“打开”对话框。从中选择光盘中的
chapter14文件夹中的four_4子文件夹，选择其中的j.prt零件，采用
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14.4 四连杆机构仿真与分析
单击特征操作按钮区的“增加组件”按钮
或从菜单栏中选
取“插入”按钮，然后在下拉菜单中依次选择“元件”→“装配”选
项，此时系统会弹出“打开”对话框。从中选择光盘中的chapter14
文件夹中的four_4子文件夹，选择其中的b.prt零件，将其打开在装
① 连接轴设置：设定连接轴。单击该选项，系统将弹出 “连
接轴设置”对话框。通过该对话框，可以对连接轴的位置、参照等信
息进行设定。
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14.3 常用操作命令介绍
② 凸轮：定义凸轮—从动件的连接。单击该选项，系统将弹出 “凸轮从动机构连接”对话框。通过该对话框，可以创建凸轮机构连 接。 ③ 槽：定义槽轮—从动件的连接。单击该按钮，系统将弹出 “槽从动机构连接”对话框，从该对话框中可以创建一个凹槽机构连 接。 ④ 齿轮：定义齿轮副的连接。单击该按钮，系统将弹出“齿轮 副”对话框。通过该对话框，使用者可以创建一个齿轮机构连接。
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14.1 运动仿真概述
相似点： ① 两者皆利用“元件放置”对话框连接或安装零部件。 ② 装配和子装配之间的关系相同，Pro/ENGINEER将连接信息保 存在装配文件中，这意味着父装配继承了子装配中的连接定义。 不同点： ① 创建机构是应用“元件放置”对话框的“连接”功能连接机 构中的各个构件；而零件装配直接在“元件放置”对话框中通过定义 装配约束来安装各个零部件。
配区。
单击“元件放置”对话框的“连接”标签，打开“连接”选项 卡。在连接类型中选择“销钉”连接，按系统提示，依次选择基础杆 件和驱动杆件的轴线，以完成轴对齐连接方式。再分别选择配合面， 以满足平移约束，并将平移量选取为“0.0040”，最后单击“元件放 置”对话框中的“确定”按钮完成驱动杆的装配。
最后单击“元件放置”对话框中的“确定”按钮完成连杆的装 配。完成后的组件如图14.37所示。
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14.1 运动仿真概述
⑦ 基础：即大地或者机架，它是一个固定不移动的零件，其他 构件相对于基础运动。在一个运动仿真机构中，可以定义多个基础。 ⑧ 运动：服从驱动器的构件运动方式。 ⑨ 拖动：单击鼠标在屏幕上移动机构。 ⑩ 驱动器：定义一个构件相对于另一个构件的运动方式。可以 在接头或几何图元上放置驱动器，并指定构件之间的位置速度或加速 度运动。 回放：记录并重新演示机构运动。
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14.4 四连杆机构仿真与分析
2. 装入基础杆件
单击特征操作按钮区的“增加组件”按钮
或从菜单栏中选
取“插入”按钮，然后在下拉菜单中依次选择“元件”→“装配”选
项，此时系统会弹出“打开”对话框。选择光盘中的chapter14文件
夹中的four_4子文件夹，选择其中的a.prt零件，将其打开在装配区。
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14.3 常用操作命令介绍
② “机构”显示：单击图14.7中的“显示设置”命令，系统将 打开“显示设置”子菜单，再单击“机构显示”选项，系统将弹出 “显示图元”对话框。通过该对话框可以控制机构组件中所含要素的 图标显示与隐藏。
3. “机构”菜单栏
单击“机构”菜单，系统将弹出如图14.10所示的下拉菜单。该 菜单中各项的意义如下。
文件夹中的four_4子文件夹，选择其中的c.prt零件，将其打开在装
配区。
单击“元件放置”对话框的“连接”标签，打开“连接”选项 卡。在连接类型中选择“销钉”连接，按系统提示，依次选择驱动杆 和连杆的轴线和配合面，平移量设置为“0.0040”，完成销钉连接方 式。
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14.4 四连杆机构仿真与分析
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14.3 常用操作命令介绍
⑤ 伺服电动机：单击该按钮，系统将弹出“伺服电动机”对话 框，从该对话框中可以创建一个伺服电动机驱动器。 ⑥ 执行电动机：单击该按钮，系统将弹出“执行电动机”对话 框，从该对话框中可以创建一个执行电动机。 ⑦ 弹簧：定义弹簧要素。 ⑧ 阻尼器：定义阻尼器要素。 ⑨ 力/扭矩：对机构中的力或力矩进行定义。 ⑩ 重力：定义重力要素。