Creo2.0动态机构仿真指南

1Creo2.0动态机构仿真操作手册1范围本标准规定了Creo2.0动态机构仿真建模方法及思路。本标准适用于公司产品结构设计选用。2Creo2.0机构模块简介在进行机械设计时，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。CreoParametric2.0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Mechanismdynamics（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：菜单栏增加如图所示的“机构”下拉菜单，模型树增加了如图所示“机构”一项内容，窗口上边出现如图1-3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模型树菜单如图1-4所示的“机构树”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。3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。3D接触：打开“3D接触从动机构连接”对话框，使用此对话框可创建新的3D接触从动机构，也可编辑或删除现有的3D接触从动机构。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。伺服电动机：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。执行电动机：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。弹簧：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。阻尼器：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。力/扭矩：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。初始条件：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。质量属性：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。回放：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。测量：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。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。设置：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。重定义主体对话框设置对话框2.2【视图】菜单显示设置：机构显示，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。显示图元对话框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，如下左图所示。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CreoParametric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。（2）详细信息：包括所有图元及其相关属性。5信息菜单中机构信息图摘要信息图详细信息图质量属性信息图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。CreoParametric“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，所以它需要用到主体质量属性。两者进行分析时流程基本上一致：类型机械设计流程机械动态动流程创建模型定义主体生成连接定义连接轴置生成特殊连接定义主体指定质量属性生成连接定义连接轴设置生成特殊连接添加建模图元应用伺服电动机应用伺服电动机应用弹簧应用阻尼器应用执行电动机定义力/力矩负荷定义重力创建分析模型运行运动学分析运行重复组件分析运行运动学分析运行动态分析运行静态分析运行力平衡分析运行重复组件分析获得结果回放结果检查干涉查看测量创建轨迹曲线创建运动包络回放结果检查干涉查看定义的测量和动态测量创建轨迹曲线和运动包络创建要转移到Mechanica结构的负荷集表1.1分析流程表4机械设计运动分析详解4.1连接（1）将光盘文件复制到硬盘上，启动CreoParametric。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E:\PROE仿真\yuanwenjian\3。单击确定。则系统工作在此目录下。如图所示。选取工作目录对话框7（2）新建一装配图新文件选项对话框(3)装入零件打开对话框元件放置对话框（5）卡，对话框变成如图1-17默认连接的名称为connnection，按照图DT002.prt的轴与DT001.prt轴重合图1-17元件放置对话框连接中的平移图CreoParametric2.0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）。9连接与约束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，减少系统可能的总自由度(DOF)；◊定义一个元件在机构中可能具有的运动类型；4.1.1【刚性连接】使用一个或多个基本约束，将元件与装配连接到一起。连接后，元件与装配成为一个主体，相互之间不再有自由度。如果刚性连接没有将自由度完全消除，则元件将在当前位置被“粘”在装配上。如果将一个子装配与装配用刚性连接，子装配内各零件也将一起被“粘”住，其原有自由度不起作用，总自由度为0.4.1.2【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4.1.3【滑动连接】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。4.1.4【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。4.1.5【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。4.1.6【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。114.1.7【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。4.1.8【焊缝连接】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。4.1.9【常规连接】由自定义组合约束，根据需要指定一个或多个基本约束形成一个新的组合约束，其自由度的多少因所用的基本约束种类及数量的不同面不同。可用的基本约束有：距离、生命、平行、自动4种。在定义的时候，可根据需要选择一种，也可先不选取类型，直接选取要使用的对象，此时在类型那里开始显示为“自动”，然后系统根据所选择的对象自动确定一个合适的基本约束类型。4.1.10【6DOF连接】对元件不作任何约束，保持6自由度，仅用一个元件坐标系和一个装配坐标系重合使元件与装配发生关联。元件可任意旋转的平移，具有3个旋转自由度和3个平移自由度，总自由度为6。4.1.11【槽连接】是两个主体之间的一个点-曲线连接。从动件上的一个点，始终主动件上的一根曲线（3D）上运动。槽连接只使两个主体按所指定的要求运动，不检查两个主体之间是否干涉。点和曲线甚至可以是零件实体以外的基准点和基准曲线，当然也可以在实体内部。4.2特殊连接在Creo中有三种特殊的连接，可以设置特殊连接后进行各种分析，这四种连接分别为凸轮连接、3D接触连接、齿轮连接、传动带连接下面分别介绍：4.2.1【凸轮连接】点击【应用程序】→【机构】→【凸轮】或直接点击图标进入凸轮机构连接对话框，点击“新建弹出凸轮从动机构连接定义”对话框，名称编辑框显示出系统缺省定义的凸轮名称。1【凸轮1】选项卡：定义第一个凸轮(1)“曲面/曲线”：单击箭头选取曲线或曲面定义凸轮工作面，在选取曲面时若钩选自动选取复选框则系统自动选取与所选曲面相邻的任何曲面，凸轮与另一凸轮相互作用的一侧由凸轮的法线方向指示。如果选取开放的曲线或曲面，会出现一个洋红色的箭头，从相互作用的侧开始延伸，指示凸轮的法向。选取的曲线或边是直的，“机械设计模块”会提示选取同一主体上的点、顶点、平面实体表面或基准平面以定义凸轮的工作面。所选的点不能在所选的线上。工作面中会出现一个洋红色箭头，指示凸轮法向。13通过曲面选取方式通过直线选取方式2【凸轮2】选项卡：定义第二个凸轮，与【凸轮1】选项卡类似。3【属性】选项卡(1)升离：启用升离允许凸轮从动机构连接在拖动操作或分析运行期间分离e在0-1之间（2）摩擦：μs静摩擦系数μk