proe运动仿真教程

proe

在进行机械设计时，建立模型后设计者往往需要通过虚拟的手段，在电脑上模拟所设计的机构，来达到在虚拟的环境中模拟现实机构运动的目的。对于提高设计效率降低成本有很大的作用。Pro/ engineer中“机构”模块是专门用来进行运动仿真和动态分析的模块。

<>design（机械设计） 和Mechanism dynamics（机械动态）两个方面的分析功能。

在装配环境下定义机构的连接方式后，单击菜单栏菜单“应用程序”→“机构”，如图1-1所示。系统进入机构模块环境，呈现图1-2所示的机构模块主界面：菜单栏增加如图1-3所示的“机构”下拉菜单，模型树增加了如图1-4所示“机构”一项内容，窗口右边出现如图1-5所示的工具栏图标。下拉菜单的每一个选项与工具栏每一个图标相对应。用户既可以通过菜单选择进行相关操作。也可以直接点击快捷工具栏图标进行操作。

图1-1 由装配环境进入机构环境图

proe

<>图 1-2 机构模块下的主界面图

<>

<>图 1-3 机构菜单 图 1-4 模型树菜单 图1-5 工具栏图标

<>

1-5所示的“机构”工具栏图标和图1-3中下拉菜单各选项功能解释如下：

连接轴设置：打开“连接轴设置”对话框，使用此对话框可定义零参照、再生值以及连接轴的限制设置。 凸轮：打开“凸轮从动机构连接”对话框，使用此对话框可创建新的凸轮从动机构

也可编辑或删除现有的凸轮从动机构。

：打开“槽从动机构连接”对话框，使用此对话框可创建新的槽从动机构，也可编辑或删除现有的槽从动机构。 齿轮：打开“齿轮副”对话框，使用此对话框可创建新的齿轮副，也可编辑、移除

复制现有的齿轮副。

proe

打开“伺服电动机”对话框，使用此对话框可定义伺服电动机，也可编辑、移除或复制现有的伺服电动机。

：打开“执行电动机”对话框，使用此对话框可定义执行电动机，也可编辑、移除或复制现有的执行电动机。

打开“弹簧” 对话框，使用此对话框可定义弹簧，也可编辑、移除或复制现有的弹簧。

打开“阻尼器”对话框，使用此对话框可定义阻尼器，也可编辑、移除或复制现有的阻尼器。

打开“力/扭矩”(对话框，使用此对话框可定义力或扭矩。也可编辑、移除或复制现有的力/扭矩负荷。 重力：打开“重力” 对话框，可在其中定义重力。

：打开“初始条件”对话框，使用此对话框可指定初始位置快照，并可为点、连接轴、主体或槽定义速度初始条件。

打开“质量属性”对话框，使用此对话框可指定零件的质量属性，也可指定组件的密度。 拖动：打开“拖动”对话框，使用此对话框可将机构拖动至所需的配置并拍取快照。

连接：打开“连接组件”对话框，使用此对话框可根据需要锁定或解锁任意主体或连接，并运行组件分析。 分析：打开“分析”对话框，使用此对话框可添加、编辑、移除、复制或运行分析。

：打开“回放” 对话框，使用此对话框可回放分析运行的结果。也可将结果保存到一个文件中、恢复先前保存的结果或输出结果。

打开“测量结果”对话框，使用此对话框可创建测量，并可选取要显示的测量和结果集。也可以对结果出图或将其保存到一个表中。 轨迹曲线：打开“轨迹曲线”对话框，使用此对话框生成轨迹曲线或凸轮合成曲线。 除了这些主要的菜单和工具外。还有几个零散的菜单需要注意。

1.2.1“编辑”菜单

重定义主体：打开“重定义主体” 对话框，使用此对话框可移除组件中主体的组件约束。通过单击箭头选择零件后，对话框显示已经定义好的约束，元件和组建参照，设计者可以移除约束，重新指定元件或组件参照，如图1-6所示。

打开“设置” 对话框，使用此对话框可 指定"机械设计"用来装配机构的公差，也可指定在分析运行失败时“机械设计”将采取的操作。如是否发出警告声，操作失败时是否暂停运行或是继续运行等等，该配置有利于设计者高效率的完成工作。如图1-7所示。

proe

图1-6 重定义主体对话框 图1-7 设置对话框

1.2.2“视图”菜单

<>

加亮主体：以绿色显示基础主体。

，打开“显示图元” 对话框，使用此对话框可打开或关闭工具栏上某个图标的可见性。去掉任何一个复选框前面的勾号，则该工具在工具栏上不可见。

图1-8 显示图元对话框

1.2.3“信息”菜单：

单击“信息”→ “机构”下拉菜单，或在模型树中右键单击“机构” 节点并选取“信息”，系统打开“信息” 菜单，如图1-9所示。使用“信息”菜单上的命令以查看模型的信息摘要。利用这些摘要不必打开“机构”模型便可以更好地对其进行了解，并可查看所有对话框以获取所需信息。在两种情况下，都会打开一个带有以下命令的子菜单。选取其中一个命令打开带有摘要信息的 Pro/ENGINEER 浏览器窗口。

（1）摘要：机构的高级摘要，其中包括机构图元的信息和模型中所出现的项目数。如图1-10

（2）详细信息：包括所有图元及其相关属性。如图1-11所示。

<>

proe

图1-9 信息菜单中机构信息图 图1-10 摘要信息图

图1-11 详细信息图 图1-12 质量属性信息图

<>

1.3机械设计模块的分析流程

要进行机构运动仿真设计，必须遵循一定的步奏。Pro/Engineer“机械设计”模块包括“机械设计运动”（运动仿真）和“机械设计动态”（动态分析）两部分，使用“机械设计”分析功能，可在不考虑作用于系统上的力的情况下分析机构运动，并测量主体位置、速度和加速度。和前者不同的是“机械动态”分析包括多个建模图元，其中包括弹簧、阻尼器、力/力矩负荷以及重力。可根据电动机所施加的力及其位置、速度或加速度来定义电动机。除重复组件和运动分析外，还可运行动态、静态和力平衡分析。也可创建测量，以监测连接上的力以及点、顶点或连接轴的速度或加速度。可确定在分析期间是否出现碰撞，并可使用脉冲测量

proe

定量由于碰撞而引起的动量变化。由于动态分析必须计算作用于机构的力，所以

1.4 机械设计运动分析详解

（1）将光盘文件复制到硬盘上，启动pro/engineer。单击菜单“文件”→“设置工

作目录”。打开“选取工作目录”对话框工作，将目录设置为X：/example_1。单击确定。则系统工作在此目录下。如图1-13所示。

（2）(3) <>

proe

图1-13 选取工作目录对话框

图1-14 新文件选项对话框

图1-15 打开对话框

proe

图 1-16元件放置对话框 图 1-16 元件放置后图

（5）

<> 卡，对话框变成如图1-17默认连接的名称为connnection_1，按照图

1-19a.pb.prt的轴A1轴端大端面和b.p，完成后如图1<>

<>图1-17 连接中的轴对齐图 图1-18 连接中的平移图

proe

1-19 <> <>Pro/E提供了十种连接定义。主要有刚性连接，销钉连接，滑动杆连接，圆柱连接，平面连接，球连接 焊接，轴承，常规，6DOF（自由度）。最后两种是野火2.0新增加的。

连接与装配中的约束不同，连接都具有一定的自由度，可以进行一定的运动

接头连接有三个目的：

定义“机械设计模块”将采用哪些放置约束，以便在模型中放置元件；

限制主体之间的相对运动，减少系统可能的总 (DOF)；

定义一个元件在机构中可能具有的运动类型；

1．销钉连接

此连接需要定义两个轴重合，两个平面对齐，元件相对于主体选转，具有一个旋转自由度，没有平移自由度。如图示

图 1-21 销钉连接示意图

2．滑动杆连接

滑动杆连接仅有一个沿轴向的平移自由度，滑动杆连接需要一个轴对齐约束，一个平面匹配或对齐约束以限制连接元件的旋转运动，与销连接正好相反，滑动杆提供了一个平移自由度，没有旋转自由度。

proe

图 1-22 滑动杆连接示意图

3． 圆柱连接

连接元件即可以绕轴线相对于附着元件转动，也可以沿着轴线相对于附着元件平移，只需要一个轴对齐约束，圆柱连接提供了一个平移自由度，一个旋转自由度。

图 1-23 圆柱连接示意图

4． 平面连接

平面连接的元件即可以在一个平面内相对于附着元件移动，也可以绕着垂直于该平面的 轴线相对于附着元件转动，只需要一个平面匹配约束。

< 1-24>5．球连接

连接元件在约束点上可以沿附着组件任何方向转动，只允许两点对齐约束，提供了一个平移自由度，三个旋转自由度。

proe

< 1-25>

5． 轴承连接

轴承连接是通过点与轴线约束来实现的，可以沿三个方向旋转，并且能沿着轴线移动，需要一个点与一条轴约束，具有一个平移自由度，三个旋转自由度。

<> <><>

连接元件和附着元件之间没有任何相对运动，六个自由度完全被约束了。 焊接将两个元件连接在一起，没有任何相对运动，只能通过坐标系进行约束。 刚性连接和焊接连接的比较：

（1）刚性接头允许将任何有效的组件约束组聚合到一个接头类型。这些约束可

以是使装配元件得以固定的完全约束集或部分约束子集。

焊接接头的作用方式与其它接头类型类似。但零件或子组件的放置是通过对齐坐标系来固定的。

（3）当装配包含连接的元件且同一主体需要多个连接时，可使用焊接接头。焊

接连接允许根据开放的自由度调整元件以与主组件匹配。

（4）如果使用刚性接头将带有“机械设计”连接的子组件装配到主组件，子组

件连接将不能运动。如果使用焊接连接将带有“机械设计”连接的子组件装配到主组件，子组件将参照与主组件相同的坐标系，且其子组件的运动将始终处于活动状态。

1.4.2连接过程中的调整方式

在连接机构时，常常会出现位置放置不合理现象，使得连接设置无法快速定位，可通过手动的方式来直接移动或转动元件到一个比较恰当的位置。该过程主要是通过“元件放置”对话框中的“移动”选项卡来完成。如图1-27所示。

proe

图1-27 移动方式图 图1-28 选取对话框

(1)“定向模式”：可相对于特定几何重定向视图，并可更改视图重定向样式，

可以提供除标准的旋转、平移、缩放之外的更多查看功能。

（2）“平移”：单击机构上的一点，可以平行移动元件。

（3）“旋转”：单击机构上的一点，可以旋转元件。

（4）“调整”：可以根据后面的运动参照类型，选择元件上的曲面调整到参照

面，边，坐标系等。选择调整，会弹出图1-28所示的选取对话框。

2．“运动参照”组合框：选择需要参照的类型

（1）“视图平面”：系统缺省采用此种参照，且不会弹出图1-28所示的对话

框。除了该项外，选择下面任何一项均会弹出1-28所示的对话框。

（2）“选取平面”：可以选择创建的基准面，或是曲面作为参照。

(3)“图元／边”：可以选择图元上的边作为参照。

（4）“平面法向”：可以选择某个平面，则系统自动选取该平面的法向为参

照。

（5）“2点”： 可以选择两点定义矢量方向作为参照。

（6）“坐标系”：选择坐标系作为参照。

（1）“平移”下拉框：有光滑，1，5，10四个选项。选择光滑，一次可以移

动任意长度的距离。其余是按所选的长度每次移动相应的距离。

（2）“选转”下拉框：有光滑，5，10，30，45，90六个选项。其中光滑为

每次旋转任意角度。其余是按所选的角度每次旋转相应的角度。

4．“位置”组合框：当用鼠标移动元件时 ，在“相对”文本框中显示移动的距离。

1.4.3连接轴设置

定义完连接后，元件就能相对主体进行一定的运动，可以进行连接轴设置，以进一步设定运动的范围，运动的起点等。单击“机构”→“连接轴设置”进入“连接轴设置”对话框，如图1-29所示。各选项介绍如下：

1．“选取连接轴”选项组

单击箭头用鼠标在机构上选取连接轴

2．“连接轴位置”选项组

proe

表示连接轴位置的度量，对于连接轴使用角度表示的，是相对于零点位置的角度值，介于-180-180度之间。

3．“零参照”选项卡

（1） “指定参照”复选框：勾选该复选框，绿色主题参照和橙色主体参照变为可选。

（2）“绿色主体参照”选项组：选取一个点、顶点、曲面或平面作为“绿色主体参照”。

（3）“橙色主体参照”选项组：选取一个点、顶点、曲面或平面作为“橙色主体参照”。

<>

（1）点-点零点参照：“机械设计模块”以垂直于旋转轴的方向从每一点绘制向

量。这两个向量对连接零点应重合。这两个点不能位于连接轴上。

（2）点-平面零参照：包含点和旋转连接轴的平面应平行于为连接零点选取的平

面。该点不能位于连接轴上。

<>

这里的主体主要是指如果通过 Pro/ENGINEER 中的连接方式将主体连接一起，则第一主体是组件，被添加的主体是元件。“零参照”选项卡上的绿色主体指元件放置过程中的组件主体，而橙色主体则指元件。选取连接轴后,系统会将组件主体和元件主体分别以绿色和橙色显示，同时“机械设计”还显示平面或向量，用来定义零点参照。对于平移连接轴，显示一个绿色平面和一个橙色平面。对于旋转连接轴，显示一个绿色箭头和一个橙色箭头。另一个绿色箭头用于指示正测量的方向。这些参照会改变方向，以反映“连接轴位置”<>文本框中的值。

4．“再生值”选项卡：

勾选指定再生值复选框，在“再生值”文本框中输入想要的位置，再按下Enter键，机构即可按指定的位置重新生成。如图1-30所示。

图1-29连接轴设置对话框 图 1-30 再生值选项卡

（1）启用限制：勾选此复选框，可以为连接轴指定最小和最大位置，限制连接

轴在此范围内运动。恢复系数用在凸轮从动连接，槽连接等具有冲击的运动中，恢复系数定义为两个图元碰撞前后的速度比，数值范围为0-1。完全弹性碰撞的恢复系数为 1。完全非弹性碰撞的恢复系数为 0。

（2）启用摩擦：勾选此复选框，可以为连接轴指定摩擦，为静摩擦系数，

为动摩擦系数，R为接触半径（只限于旋转轴）。

proe

图1-31 属性选项卡

接上面的例子example1

（6）单击“应用程序”→“机构”，选择“连接轴设置”。弹出“连接轴设置”对话

框，单击“选取连接轴”，通过鼠标选取上面所定义的连接轴。在“连接轴位置”文本框中输入角度为120度，单击“生成零点”。

（7）单击“再生值”选项卡，勾选“启用再生值”复选框，在“再生值”文本框中

输入60，按下Enter键，机构立即改变到图1-32所示的位置。重新输入-120度，按下Enter键，机构立即改变到图1-33所示的位置，单击确定按钮。此两幅图依据读者的系统有所不同。主要是体验一下连接轴的设置功能。读者可以自行输入自己所要的角度值进行比较。

图1-32 60度位置图 图1-33 -120度位置图

1.4.4拖动功能

定义完连接轴后，可以使用拖动功能，来查看定义是否正确，连接轴是否可以按设想的方式运动。可使用快照创建分析的起始点，或将组件放置到特定的配置中。可以使用接头禁用和主体锁定功能来研究整个机械或部分机械的运动。单击“机构”→“拖动”

或直接单击工具栏图标可以进入拖动对话框。

1.快照与拖动工具栏：

<> 给机构拍照。拖动到一个位置时单击此按钮可以拍照。同时该照添加到快照列表中。

拖动点。选取主体上某一点，该点会突出显示，并随光标移动，同时保持

proe

连接。该点不能为基础主体上的点。

<> 拖动主体。该主体突出显示，并随光标移动，同时保持连接。不能拖动基础主体。

撤消命令。

<> 重做命令。

接受缺省约束定义为基础主体。

2.快照选项卡：

显示选定快照。在列表中选定快照后单击此按钮可以显示该快照中机构的具体位置。

打开“快照构建”对话框，选取其他快照零件位置用于新快照。就是拷贝其他快照。

将选定快照的名改为“当前快照” 输入框中的名称。相当于改变列表框中快照的名称。

使选定快照可用作 Pro/ENGINEER 分解状态。随后分解状态可用Pro/ENGINEER 绘图视图中。单击此按钮时，“机械设计”在列表上的快照旁放置一个图标。

从列表中删除选定快照。

图1-34拖动对话框 图1-35 约束选项卡

3.“约束”选项卡：

应用约束后，“机械设计”会将其名称放置于约束列表中。通过选中或清除列表中所选约束旁的复选框，可打开和关闭约束。也可选择如下选项进行临时约束：

选取两个点、两条线或两个平面。这些图元将在拖动操作期间保持对齐。

选取两个平面。两平面在拖动操作期间将保持相互匹配。

为两个平面定向，使其互成一定角度。

并选取连接轴以指定连接轴的位置。指定后主体将不能拖动。

并选取主体，可以锁定主体。

并选取连接。连接被禁用。

从列表中删除选定临时约束。

<> 使用所应用的临时约束来装配模型。

4.“高级拖动选项”选项卡：

打开“移动”对话框，它允许执行封装移动。

指定当前坐标系。通过选择主体来选取一个坐标系，所选主体的缺省坐标系是要使用的坐标系。X、Y 或 Z 平移或旋转将在该坐标系中进行。

指定沿当前坐标系的 X 方向平移。

proe

指定沿当前坐标系的 Y 方向平移。

指定沿当前坐标系的 Z 方向平移。

指定绕当前坐标系的 X 轴旋转。

指定绕当前坐标系的 Y 轴旋转。

指定绕当前坐标系的 Z 轴旋转。

参照坐标系：可使用选择器箭头在模型中选取坐标系。

拖动点位置：实时显示拖动点相对于选定坐标系的 X、Y 和 Z 坐标。

图1-36 高级拖动选项卡

接上一例子example1：

（8）选择“应用程序”→“标准”重新进入装配环境下。单击添加零件，打

开“打开”对话框，选取c.prt ，单击打开，弹出“元件放置”对话框。单击“连接”选项卡，选取c.prt的轴和a.prt的轴对齐如图1-39所示，选取轴的小端面和c.prt的一个侧面对齐如图1-40所示。完成连接定义，单击确定。实体参照如图1-37所示。完成后见图1-38所示。

图1-37 销钉连接实物图 图1-38 连接完成图

proe

图1-39 轴对齐图 图1-40 平移图

（9）单击 弹出“拖动”对话框，点击图标，然后选b.prt的一个点可以拖

动b.prt绕着轴旋转。按下后给当前机构拍照，列表框中增加快照

Snapshot1。拖动b.prt在不同的位置拍照，列表框中增加Snapshot2 ，Snapshot3， Snapshot4等快照列表。如图1-41所示。

（10）任意选取其中某个快照，单击可以使机构重新定义到该快照中所记录

的机构位置，选取快照Snapshot3，并在文本框中将其改为snapshot4，再单击，则将快照Snapshot3改成快照snapshot4所记录的机构位置。

（11）单击“约束”

选项卡→单击“”锁定主体图标，选择b.prt和 c.prt，单

击“确定”→“确定”如图1-42所示，则完成主体锁定定义。列表框中出现“主体-主体锁定”复选框，去掉前面的勾号可以解除主体-主体锁定。系统以青色显示主动主体b.prt，以橙色显示从动主体c.prt。

单击拖动。可看见c.prt随b.prt之一起转动。实体图参考如图１-43所示。

proe

图1-41 增加快照图 图1-42 增加主体锁定图

图１-43 主体锁定实例参考图

1.4.5定义驱动

定义完连接后就需要加饲服电机才能驱使机构运动，单击“机构”→“伺服电动机”或直接单击工具栏图标。弹出“伺服电动机”对话框如图１-44所示。在对话框右边有新建，编辑，复制，删除四个按钮，左边的列表框显示定义的饲服电动机名称和状态，在Pro/E中这样的对话框很多，可以方便的进行管理。单击“新建”按钮弹出饲服电动机定义对话框。

图1-44 伺服电动机对话框

1．“新建”按钮：可以创建伺服电动机。

2.“编辑”按钮：重新编辑选定的伺服电动机。

3．“复制”按钮：在原有的基础上重新创建同样的电动机。

4．“删除”按钮：删除选定的电动机。

1．“名称”文本框：系统自动建立缺省名称ServerMotor1，用户可以更改之。 2“类型”选项卡：指定伺服电动机的类型和方向等如图1-45所示。

（1）“从动图元”下拉列表框。选择伺服电动机要驱动从动图元类型为连接轴型，

点型和面型中的一种。

·连接轴：使某个接头作指定运动。

·点： 使模型中的某个点作指定运动。

·平面：使模型中的某个平面作指定运动

<> （2

）单击可以在窗口中直接选定连接轴

（3）“反向”按钮：改变伺服电动机的运动方向 ，单击反向按钮则机构中伺服电

机黄色箭头指向相反的方向。

(4)“运动类型”：可以指定伺服电机的运动方式。如果从动图元选择为连接轴，变为灰色不可选状态，同时系统自动选择为选转。

proe

图1-45 伺服电动机定义对话框 图1-46 轮廓选项卡

(1)“规范”组合框：

可以调出连接轴设置对话框，旁边的下拉框可以选择速度，加速度，位置三种类型。对于不同的选项，相应会有不同的对话框出现。

位置：单击直接调用连接轴设置对话框设置连接轴。选定的连接轴将以洋红

色箭头标示，同时高亮显示绿色和橙色主体。如图1-47所示

图 1-47位置对话框类型

速度：出现初始位置标签，选择当前。则机构以当前位置为准，也可以输入一个角度后按使机构的零位置变为数字所指示的位置。如图1-48所

示。

加速度：在出现初始角度标签的同时，增加了一个初始角速度标签，可以指定初始角速度的大小。如图1-49所示。

图1-48 速度对话框类型 图1-49 加速度对话框类型

(2)“模”组框：用来选取电动机的运动方程式。

在下拉组框中有常数，余弦，斜坡等9种类型，选择每一种类型都有对应的对话

框弹出。这几种模类型如下

proe

图1-50 模类型图 图1-51 常数类型

图1-52 斜坡类型 图1-53 余弦函数类型

proe

图1-54 SCCA类型 图1-55 摆线类型

图1-56 抛物线类型 图1-57 多项式类型

对于如图1-58所示的表类型，需要编写扩展名为“.tab”的机械表数据文件。该文件包括“时间”栏和“项”栏。时间是电动机运行的时间段，在“项”栏中是电动机的参数，包括位置，速度，加速度等。需要用记事本编辑。编辑后保存扩展名为“.tab”的文件。

单击该按钮，弹出如图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/75n4.html