1、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。2 Creo2.0 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。Creo Parametric 2.0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 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
2、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。凸轮：打开“凸轮从动机构连接
3、”对话框，使用此对话框可创建新的凸轮从动机构，也可编3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
4、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
5、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
6、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
7、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 Creo Parametric 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。Creo
8、Parametric “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，
9、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
10、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 Creo Parametric。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yuanwenjian3。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）文本框中的值。4 【重再生成值】选项卡：勾选指定再生值复选框，在【重再生成值】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。如图所示。19连接轴设置对话框（1）启用限制：勾选此复选框，可以为连接轴指定
11、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） 。动态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
12、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。60度位置图 120度位置图4.5 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
13、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 Creo P
14、arametric 分解状态。随后分解状态可用 Creo Parametric 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。21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。可设定是否允许
15、凸轮分离并选取主体，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。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
16、标系的 X、Y 和 Z 坐标。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 DT003.prt ，单击打开，弹出“元件放置”对话框。单击“连接”选项卡，选取 DT003.prt的轴和 DT001.prt 的轴对齐，选取轴的小端面和 DT003.prt 的一个侧面对齐如图1-40所示。完成连接定义，单击确定。实体参照下图所示。销钉连接实物图 连接完成图 轴对齐图 平移图（9）单击 弹出【拖动】 对话框，点击 图标，然后选 DT002.prt 的一个点可以拖动 DT002.prt 绕着 DT001旋转。按下
17、后给当前机构拍照，列表框中增加快照 Snapshot1。拖动 DT002.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 DT002.prt 和 DT003.prt，单击【确定】23【确定】 ，则完成主体锁定定义。列表框中出现
18、【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 DT002.prt，以橙色显示从动主体 DT003.prt。单击 拖动。可看见 DT003.prt 随 DT002.prt 之一起转动。增加快照图 增加主体锁定图主体锁定实例参考图5 定义伺服电动机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”对话框如下图所示。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 Creo Parametric 中这样的对话框很多，可以方便的进行管理。1 【新建】按钮
19、：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。单击【新建】按钮弹出饲服电动机定义对话框。 伺服电动机对话框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，如下图所示。（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）
20、 【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。伺服电动机定义对话框 轮廓选项卡3 【轮廓】选项卡：如上图所示，用于定义伺服电动机的位置、转速、加速度等参数。(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25亮显示绿色和橙色主体。如下图所示位置对话框类型速度
21、：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。如左下图所示。 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。如右下图所示。速度对话框类型 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。这几种模类型如下模类型图 常数类型斜坡类型 余弦函数类型SCCA 类型 摆线类型抛物线类型 多项式类型对于如下图所示的【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
22、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，弹出如图表类型 用户自定义类型27“表达式定义”对话框函数类型 说明 所需设置常数 恒定轮廓 q = A 其中 A 为 常数。线性 轮廓随时间做线性变化 q = A + B*xA =为常数,B 为斜率。余弦 要为电动机轮廓指定余弦曲线时，使用该类型。q = A*cos(360*x/T + B) + CA 幅值，B 相位 C 偏移量,T 周期。(SCCA) 用于模拟凸轮轮廓输出。 略摆线 用于模拟凸轮轮廓输出。 q = L*x/T - L*sin(2*Pi
23、*x/T)/2*PiL 总高度，T 周期。抛物线 可用于模拟电动机的轨迹。 q = A*x + 1/2 B(x2)A 线性系数，B 二次项系数多项式 用于一般的电动机轮廓。 q = A + B*x + C*x2 + D*x3 A 常数项，B 线性项系数。C 二次项系数，D 三次项系数。表1-24 【图形】选项卡：以图形形式表示轮廓，使之以更加直观的形式来查看。(1) 按钮：点此进入图形工具对话框(2) 【位置】复选框：在图形中只显示出位置随时间的关系曲线(3) 【速度】复选框：在图形中只显示出速度随时间的关系曲线(4) 【加速度】复选框：在图形中只显示出随时间的关系曲线(5) 【在单独图形中】
24、：三种曲线在单独的图形中显示出来取消则可以在一个坐标系下显示。如下图所示。 5.1 设置运动环境机械动力学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。重力：打开【重力】对话框，可在其中定义重力。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【
25、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。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。【重力】在装配模式单击【应用程序】【机构】【重力】命令 弹出“重力”对话框，如下图：293D 图中添加了紫色箭头，指向重力方向，如下图1【模】：在文本框中可以输入重力加速度大小模是以“距离/秒 2“为量纲的 必须给重力加速
26、度的模输入一个正值。距离单位取决于为组件所选的单位，要改变单位，可使用“编辑”“设置”“单位”命令。2【方向】：可以输入 X、 Y、和 Z 坐标，以定义重力加速度力的向量。重力加速度的缺省方向是“全局坐标系”(WCS) 的 Y 轴负方向定义完后，模型中会出现指示重力加速度方向的 WCS 图标和箭头，在进行动态、静态、或力平衡分析时，如果要使“机械设计”在计算过程中包括重力，需要选中“分析定义”对话框的“外部负荷”选项卡中的【启用重力】复选框。如下图示【定义执行电动机】:使用执行电动机可向机构施加特定的负荷。执行电动机引起在两个主体之间、单个自由度内产生特定类型的负荷。执行电动机一般用在动态分析
27、中,执行电动机通过对平移或旋转连接轴施加力而引起运动。 可在每个动态分析的定义中打开和关闭执行电动机。单击【机构】【执行电动机命令】 弹出“执行电动机”对话框大部分选项是和饲副服电动机一样的 【定义弹簧】: 使机构产生线性弹力的工具。单击【机构】【弹簧】 ，弹出“弹簧”对话框1.【延伸或压缩弹簧】 ：用于在机构中两点之间添加压缩或拉伸弹簧的按钮。2.【扭转弹簧】 ：用于在连接轴上添加对机构产生扭矩弹簧的按钮。3.【K】：用于定义弹簧的刚度系数。4.【U】：用于定义弹簧的原长。5.【参考】：用于选取定义弹簧的参考。6.【属性】：用于定义添加弹簧的名称，默认式“弹簧_1” ，也可以更改为其它。【创建阻尼器】：阻尼器是一种负荷类型，阻尼器产生的力会消耗运动机构的能量并阻碍其运动。例如，可使用阻尼器代表将液体推入柱腔的活塞减慢运动的粘性力。阻尼力始终和应用该阻尼器的图元的速度成比例，且与运动方向相反单击【机构】【阻尼器】命令，弹出“阻尼器”对话框1.【阻尼器平移运动】 ：用于在机构中两点之间添加平移阻尼器的按钮。2.【阻尼器旋转运动】 ：用于在连接轴上添加对机构产生旋转阻尼的按钮。3.【C】：用于定义阻尼器系数。
