Pro/Mechanism 机构仿真之运动分析图解教程（二）

野火

电动机的模：表
电动机的模类型选择为“表”，也就是指定N个点，以这些点为节点，按线性或样条插值的方式构建一条通过所有点的曲线，这条曲线就是电动机的轮廓。如电动机的模是指定给“位置”或“速度”的（即“规范”为位置或速度），插值方式可选“线性拟合”或“样条拟合”之一，如是指定给“加速度”并用于伺服电机（即“规范”为加速度），则插值方式只能是“线性拟合”。样条拟合构建的曲线比线性拟合构建的曲线平滑一点。
类型选为“表”后，在“模”类型的下方会出现一个列表框，可用框右侧的“增加行”/“删除行”来向列表中加增加或删除行。这个表由N行两列构成，第一列是时间（即电机轮廓的横轴，如是执行电机或力，也可能是别的测量变量而不是时间），第二列是模（即电机轮廓的纵轴）。每一行有一个时间值和一个模值，这两个数代表电机轮廓上的一个点。输入时要注意的时，时间列只能是递增或递减的。
下图示例的取值为：
第一列：1,2,3,4,5；第二列:5,8,11,15,22；线性拟合。
(yd12)

以上讲了电动机的九种模中的八种，还有一种，即“用户定义的”，这个是自行构建一条或多条规则去确定电机的轮廓。定义比较复杂，当属高级应用。这里不再讲了，有空的朋友去研究研究，并请发表心得。

[ 本帖最后由 野火 于 2007-9-30 08:10 编辑 ]

野火

创建并执行运动分析
“机构”----“分析”----“新建”。
类型里选择“运动学”或“重复的组件”。然后设置“优先选项”页和“电动机”页。对于运动分析和重复组件分析，“外部负荷”页是不可用的。
“优先选项”页里设置运动的起止时间及定义动画时域，并可设定主体锁定、连接锁定及初始位置。主体锁定使两个主体在运动分析（或重复组件分析）期间不做相对运动，由接头连接设定的自由度在分析期间不起作用。连接锁定使选定的连接在分析期间保持当前配置。设置主体锁定需选择一个先导主体，如果选择先导主体时用了中键，则用基体作为先导主体。连接锁定可以用于接头连接、凸轮连接、槽连接，不能用于齿轮连接，对于齿轮副，只能锁定产生齿轮轴的接头连接。初始位置选取当前位置作为分析起点，或用一先前保存的快照作分析起点。
“电动机”页里设置用于分析的电动机。对于运动分析和重复组件分析，只能用连接轴伺服电动机，几何伺服电动机及执行电动机都不可用。可以设定各个电动机的作用时间，以实现多个电动机分时段起作用。
定义结束后点“运行”，将执行分析，并产生一个结果集。
分析定义窗口：(yd13)

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回放：干涉与动画
“回放”用来查看机构中零件的干涉情况、将分析的不同部分组合成一段影片、显示力和扭矩对机构的影响，以及在分析期间跟踪测量的值。可以将运动分析结果捕捉为MPEG动画文件或一系列的JPG、TIF或BMP文件。可以创建运动包络。“机构”----“回放”，启动“回放”窗口。在“结果集”里，选择将用于回放的运动分析（或重复组件分析）结果集。
“干涉”页面设置干涉检查选项。检查模式有四种：无干涉、快速检查、两个零件、全局干涉。“无干涉”即不检查干涉；“快速检查”是进行较低层次的检查，选用此模式将自动选中“停止回放”选项；“两个零件”是只检查所选定的两个零件之间的干涉情况；“全局干涉”是检查所有零件的所有类型的干涉。检查选项有两个：包括面组、停止回放。“包括面组”是曲面也将参与干涉检查；“停止回放”是一旦检查到干涉，回放就停止。
“影片进度表”页设置回放的结果片段。“显示时间”，如选中，则在回放时会在屏幕左上角显示回放已进行的时间。“缺省进度表”选中则回放整个结果集，如取消此项，则在其下方的时间段列表启动，可自已输入要播放的时间段，如果输入多个时间段，则按从上到下的次序依次播放，同一时间段可多次输入，以实现此小段的重复播放，如某时间段的“开始”时间大于“结束”时间，则此小段将反向播放。要修改某一时间段的起止时间，先在列表中选中此时间段，再输入新的开始、结束时间，点“更新”按钮确认修改。默认情况下，“显示时间”和“缺省进度表”都是选中的。
回放分析结果时，可显示代表与分析相关的测量、力、扭矩、重力和执行电动机的大小和方向的三维箭头。使用显示箭头可查看负荷对机构的相对影响。对于力、线性速度和线性加速度矢量，显示单头箭头，对于力矩、角速度和角加速度矢量显示双头箭头。箭头的颜色取决于测量或负荷的类型。回放分析结果时，箭头的大小将改变，以反映测量值、力或扭矩的计算值。箭头方向随计算矢量方向而改变。“显示箭头”页里的“测量”列表中，列出所选结果集中所有可用箭头显示的测量，“输入负荷”列表中，列出所选结果集中所有可用箭头显示的负荷。
设置好以上各参数后，点“回放”窗口左上角的“播放”按钮，则进入“动画”窗口。在此窗口可按前面的设置对回放结果进行动画演示。“捕捉”按钮，可将动画结果保存为MPEG动画文件或一系列的JPG、TIF或BMP文件。选中“照片级渲染帧”，输出结果的图片质量较高。
回放窗口：(yd14)

动画捕捉：(yd15)

野火

回放：可用箭头显示的测量与负荷
不是所有的测量与负荷都可以用箭头显示。
可用箭头显示的测量有：
连接反作用(接头):青色箭头。顶端位于指定连接轴、指向接头的 DOF 方向。
连接反作用(凸轮):青色箭头。法向反作用力，顶端位于两个凸轮的接触点处，指向凸轮的法线方向。切向反作用力，顶端位于两个凸轮的接触点处，并指向凸轮的切线方向。
连接反作用(槽):青色箭头。顶端指向从动点和槽之间的接触点处。
连接反作用(齿轮副):青色箭头。顶端指向在上面施加了力或扭矩的齿轮体。
净负荷:洋红色箭头。在用于定义图元的点之间延伸，对于电动机它指向连接轴，对于力它指向点，对于扭矩、点对点弹簧和阻尼器它指向主体的质心。箭头指向所施加的力的方向。
测力计反作用: 深绿色箭头。指向力的作用点且与力同向。
速度: 黄色箭头。顶端位于指定点或连接轴、指向运动方向。
加速度: 红色箭头。顶端位于指定点或连接轴、指向运动方向。
重量: 棕色箭头。指向重力加速度方向。
距离间隔:顶端位于指定点，指向彼此相背离的两个共线的洋红色箭头。
速度间隔:顶端位于指定点的两个共线的黄色箭头。当点作相互远离而运动时，速度值为负，并且显示箭头的指向彼此相对。当点彼此相对运动时，速度值为正，并且显示箭头的指向彼此远离。
加速度间隔:顶端位于指定点的两个共线的红色箭头，对于负值其指向彼此相对，对于正值其指向彼此远离。
只有计算方法为“每一时间步距”的以上各种测量才会出现在“回放”窗口的“显示箭头”页面的“测量”列表中。
可用箭头显示的负荷有：
重力:棕色箭头。顶端位于各主体的质量中心、指向重力加速度方向。
执行电动机:绿色箭头。顶端位于指定连接轴、指向接头的 DOF 方向。
力: 橙色箭头。顶端位于作用点。
扭矩: 双头橙色箭头。指向主体质量中心。
点对点力:顶端位于指定点或顶点的两个共线的洋红色箭头，对于负值力箭头指向彼此相对，对于正值力箭头指向彼此远离。

野火

回放：运动包络
“机构”----“回放”，启动“回放”窗口，在“回放”窗口工具栏里，使用“保存”（左起第三个按钮）可将当前的分析结果集（含所作的设置）保存为.pbk文件（机构回放文件），使用“另存为”（左起第五个按钮）可将当前分析结果集保存为.fra文件(框架文件、帧文件)，使用“打开”（左起第二个按钮）一个.pbk文件用于回放。
当“结果集”中列表为非空时，工具栏会增加第六个按钮，即“创建运动包络”。点此按钮进入“创建运动包络”窗口。在此窗口可设置包络质量级别、包络所包含的元件、特殊处理、输出文件类型。
包络质量级别，等级为1到10共10级，级别数字越小，运算越快，所创建的包络三角形数也越少，质量每提升一级，创建的包络三角形数约增加一倍，相应的，运算所需时间也越多，同一模型的同一设定下，等级10所创建的三角形数约为等级1的512倍。因此，创建时应先选较低的质量级别，如所选质量级别创建的包络不能满足要求，再调整为上一级别。
默认情况下，创建运动包络包含运动分析的全部元件，也可点“选取元件”下方的箭头后，自行选取创建包络需要的元件。
如不希望软件忽略模型的骨架或面组，可清除“特殊处理”下方的“忽略骨架”或“忽略面组”的复选框。
输出格式有四种：零件、轻重量零件、STL、VRML。零件，即输出为普通零件；轻重量零件，即输出为具有轻重量的多面体零件；STL即输出为STL文件（后缀：.stl）；VRML文件即输出为VRML文件(后缀：wrl)。选择输出为“零件”或“轻重量零件”，系统将默认选中“使用缺省模板”。
设置好以上项目后，点“预览”，将会在主窗口中计算并显示出当前设置下创建的运动包络效果。如对包络效果的局部细节不满意，可点“颠倒三角对”前面的箭头，然后自已对某些细节处的三角形进行调整。调整完后点“创建”，生成输出文件。
如果保存了.pbk文件，则在标准环境下，点“分析”----“运动分析”，进入“运动分析”窗口，可在此窗口重放运动分析及设置和预览运动包络。如果保存了.fra文件，则在标准环境下点“文件”----“保存副本”，在文件类型里选择“运动包络”，确定后将调出“创建运动包络”窗口，并要求打开一个.fra文件。余下的操作同前。
创建运动包络：(yd16)

另存为运动包络：(yd19)

野火

回放：测量
可以创建测量，用来分析系统在整个运动过程中的各种具体参数，如位置、速度、力等，为改进设计提供资料。创建分析之后即可创建测量，但查看测量的结果则必须有一个分析的结果集，与动态分析相关的测量，一般应在运行分析之前创建。
运动分析通常提供以下测量：
位置、速度、加速度、间隔、Pro/ENGINEER特征、自由度、冗余、时间、主体方向、主体角速度、主体角加速度等。
重复组件分析通常提供以下测量：
位置、间隔（距离）、自由度、冗余、时间、主体方向、主体角速度、主体角加速度、Pro/ENGINEER 特征等。
“机构”----“测量”，进入“测量结果”窗口，在此可新建、编辑、删除、复制测量。载入一个结果集后，选择此结果集，可查看所创建的测量在此结果集的结果。点击窗口左上角的“绘制图形”按钮，将以曲线图表示所选测量在当前结果集中的结果。
示例：创建一个计算系统自由度的测量，步骤如下：
“机构”----“测量”----点击“测量”下方的第一个图标----在“测量定义”窗口的“类型”下选择“系统”----“属性”里选择“自由度”----确定。
测量包括各种类型的测量，每一个测量也有多种计算方法，因此测量是一个内容较多较广的话题，本文只略作介绍，进一步的内容，请兄弟们自己研究或偶下一步再做专讲此内容的教程。
测量：(yd17)

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回放：轨迹曲线
轨迹曲线用来表示机构中某一元素相对于另一零件的运动。它分为“轨迹曲线”与“凸轮合成曲线”两种。“轨迹曲线”表示机构中某一点或顶点相对于另一零件的运动。“凸轮合成曲线”表示机构中某曲线或边相对于另一零件的运动。
“机构”----“轨迹曲线”进入“轨迹曲线”窗口。首先要选取一个参照零件，即“纸零件”（Paper Part）,如选择基础，则按中键即可。然后选取曲线类型，即“轨迹曲线”还是“凸轮合成曲线”，对“轨迹曲线”，要求选取一个点（基准点、顶点、曲线端点），对“凸轮合成曲线”，要求选取一条（组）曲线或边。然后指定曲线类型，选取一个结果集，点“预览”查看将生成的轨迹曲线，点“确定”创建轨迹曲线并保存入参照零件中。
“曲线类型”分2D和3D两种，“轨迹曲线”可选2D或3D，“凸轮合成曲线”则只能是2D。
“轨迹曲线”，2D，系统创建一条由一系列点组成的描述选定点运动的样条曲线，即轨迹曲线，并将它与一个坐标系三个基准平面合并到一个组里，这个组保存入参照零件（纸零件）。
“轨迹曲线”，3D，系统将创建一系列的基准点，这些点的位置由参照零件的初始坐标系确定，再创建一条通过所有基准点的空间样条曲线，基准点与样条曲线合并为一个组，保存在参照零件（纸零件）中。
“凸轮合成曲线”，2D，系统创建两条由一系列点组成的描述选点边（曲线）组的首尾两个端点的运动的样条曲线，即轨迹曲线，并将它们各与一个坐标系三个基准平面合并到一个组里，所创建的两个组保存在参照零件（纸零件）中。
创建轨迹曲线：(yd18)

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实例：创建模型
前面把运动分析的基本知识都讲过了。下面再来一个实例。各位请用实例part来动手做一做，认真理解前面的内容。
下面是这个实例的大致步骤。
创建模型：即创建用于运动分析的装配体。
1.装配基体，以普通装配将“Engine”装入装配体中，为第一个元件。
2.装入左轴承，bearing_L，装于Engine的左侧轴承座，刚性连接。
3.装入右轴承，bearing_R，装于Engine的右侧轴承座，刚性连接。
4.装入曲轴，Rotate_rod，销钉连接。
5.装入曲柄，Link，装于曲轴上，销钉连接。
6.装入气缸，Piston，与Engine圆柱连接，与Link销钉连接。
7.装入大齿轮，Gear_out，销钉连接。
8.装入连杆，Rod_in_long，装于Engine的两根轴线之一上，滑动杆连接。
9.装入转动杆，Rod_in_short，装于Engine顶部的独立杆上，销钉连接。
10.装入活塞杆，Valve_in，装于Engine后侧的两根轴之一上，滑动杆连接。
11.重复8-10步，装入另一组连杆、转动杆、活塞杆。
以上，在标准环境下进行组装。在为接头连接选取对象时要注意，同一个接头连接里可能有几个约束（如销钉有两个），这些约束所选取的对象应属于相同的两个主体，比如，销钉连接不能：轴对齐约束用了A和B主体的轴，而平移约束用A和C主体的点或面。在以上的操作中需要移动某主体时，可用“元件放置”页面里的“移动”。
实例：加入特殊连接
上一步在标准环境下组装，所加入的连接，都是接头连接。接下来进入“机构”环境，进行其余的操作。首先，要加入各特殊连接，即根据运动需要，加入凸轮、槽、齿轮连接。本实例三种特殊连接都存在。
1.创建凸轮连接。“机构”----“凸轮”----“新建”，选择Gear_out的左侧凸轮面（选中“自动选取”），选择左侧Rod_in_long的下部圆柱面。
2.创建凸轮连接。选择Gear_out的右侧凸轮面，选择右侧Rod_in_long的下部圆柱面。
3.创建槽连接。“机构”----“槽”----“新建”，选择Rod_in_short上的基准点PNT1,选择Rod_in_long顶部的曲线。
4.重复第三步，创建另一侧的Rod_in_shor与Rond_in_long之间的槽连接。
5.创建槽连接。选择Value_in上的基准点PNT1，选择Rod_in_short上的曲线。
6.重复第五步，创建另一侧的Value_in与Rod_in_short之间的槽连接。
7.创建齿轮连接。“机构”----“齿轮副”----“新建”，选择上一节第四步（装入曲轴）产生的旋转轴、上一节第7步（装入大齿轮）产生的旋转轴。旋转方向暂不能确定，可先不用管，待运动分析执行时看方向如果反了，再编辑齿轮连接，将旋转轴方向反向一下即可。
以上操作，如果需要移动某主体的位置，请用“机构”----“拖动”。
实例：加入伺服电机，创建并执行分析、回放
创建好装配体，并创建好所需的特殊连接后，就可以创建伺服电动机、创建测量，接下来创建分析、执行分析。执行分析后可回放结果，将结果保存为动画、创建运动包络、创建轨迹曲线、查看测量结果及测量的图形。
1.创建伺服电动机。“机构”----“伺服电动机”----“新建”，选择Rotate_rod与Link之间的销钉连接生成的旋转轴，“规范”里选“速度”，“模”里选“常数”，A=20。（如A值太大，运动时大齿轮可能会因显示误差及视觉误差而看到回退及反转现象）。
2.创建测量。“机构”----“测量”，进入测量窗口，创建几个测量。
3.定义分析。“机构”----“分析”----“新建”，类型里选“运动学”或“重复的组件”。对于此窗口里的其它项，如不了解，可不用自己去设定。（或模型树中“运动定义”上右键，“新建”）。
4.执行分析。在上一步的窗口里，点“运行”。系统即开始执行分析，在主窗口的最下方，会出现一个进度条。如果出现错误，将弹出一个提示窗口。
5.回放。执行完分析后，就可进行结果的回放。“机构”----“回放”（或模型树“回放”上右键“播放”）。在此可进行干涉检查、编辑动画段、结果输出为动画或图片、创建运动包络。
6.查看测量结果。“机构”----“测量”。在结果集列表里点取刚才执行分析产生的结果集，所有定义出的测量都会显示出结果，并可用图形查看。也可在此创建不必在运行前创建的测量，并即时显示出其结果。
7.创建轨迹曲线。“机构”----“轨迹曲线”。选取要查看其轨迹的点或边，选取轨迹类型，查看或创建轨迹曲线。
实例：part
好，运动分析（含重复组件分析）是PROE机构仿真的最基础的一个，也是最简单的一个。弄明白运动分析是做好其它分析的前提。以上内容详细的把运动分析的全过程所要注意的事项及所需要知道的内空都讲了一遍，并提供了一个实例。请各位根据讲解和实例自行试验，确保真正的理解。其它的仿真模块和电动机的自定义模、测量的定义，本文不再讲，希望以后能有时间再整理类似教程。

野火

以下是实例所用文件。

zhaozuun

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