Inventor课件教程2第13章运动仿真

i N V E N T O R 运动仿真分析第1章运动仿真本章重点应力分析的一般步骤边界条件的创建查看分析结果报告的生成和分析本章典型效果图1.1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。

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。

PROE的运动仿真与动态分析功能集成在“机构”模块中，包括Mechanism design（机械设计）和Mechanism dynamics（机械动态）两个方面的分析功能。

使用“机械设计”分析功能相当于进行机械运动仿真，使用“机械设计”分析功能来创建某种机构，定义特定运动副，创建能使其运动起来的伺服电动机，来实现机构的运动模拟。

并可以观察并记录分析，可以测量诸如位置、速度、加速度等运动特征，可以通过图形直观的显示这些测量量。

也可创建轨迹曲线和运动包络，用物理方法描述运动。

使用“机械动态”分析功能可在机构上定义重力，力和力矩，弹簧，阻尼等等特征。

可以设置机构的材料，密度等特征，使其更加接近现实中的结构，到达真实的模拟现实的目的。

如果单纯的研究机构的运动，而不涉及质量，重力等参数，只需要使用“机械设计”分析功能即可，即进行运动分析，如果还需要更进一步分析机构受重力，外界输入的力和力矩，阻尼等等的影响，则必须使用“机械设计”来进行静态分析，动态分析等等。

1.2总体界面及使用环境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。

1.仿真之前的准备将要仿真的模型所需的部件在装配模式下按照技术要求进行装配。

装配时请注意，在能满足合理装配的前提下，尽量少用约束，以免造成约束之间互相干涉，影响下一步运动仿真。

2.运动仿真通过“开始（S）”——“数字模拟”——“DMU Kinematics”进入到运动仿真的模式下，开始进行仿真设置：（1）先建立一个新机制（New Mechanism）；命令在“插入（I）”菜单下，（2）对装配部件进行约束设置，命令在旋转铰里面，点击其图标右下方的箭头，点击后，出现所有铰定义图标按顺序分别是：旋转铰（Revolute joint），棱镜铰（prismatic joint），圆柱铰（Cylinderical joint），螺纹铰（Screw joint），球铰（Spherical joint），平面滑动铰（Planner joint），刚性连接（Rigid joint），点-线铰，滑动曲线铰，滚动曲线铰，点-曲面铰，万向节铰，双万向节铰，齿轮铰，齿轮-齿条铰，缆绳铰，坐标系铰。

各个铰接的的方法见文献《CATIA 机械运动分析与模拟实例》，上有很详细的介绍。

（3）设置固定件，点击固定零件图标，点击后出现New Fixed Part（新固定零件）对话框，不用理它，在图形区选择要固定的零件即可。

各种铰链设置合理，系统会自动提示：，也就是说，机制可以仿真了。

(a.)仿真使用“命令模拟”时，点击，就会出现运动模拟对话框，在对话框内拖动鼠标，由大到小或有小到大改变角和实数的范围，然后点击下面的黑色开始键，就可以看到仿真运动了。

对话框示例如下(b.)仿真采用“模拟”时，点击，即可进入和将动画视点和自动插入都选上后，用鼠标拖动command 后的命令块由大到小或由小到大改变角和实数的范围，然后点击下面的黑色开始键，就可以看到仿真运动了下面以齿轮运动仿真为例说明：装配过程不多说了，直接进入仿真模块下。

分析：构成：主动齿轮，从动齿轮，侧板使两齿轮运动起来，要用到一个新机制，新机制里有一个齿轮铰，两个旋转铰，一个固定铰，一个驱动。

Inventor具有非常强大装配功能，它的零部件运动模拟通常也是基于装配约束的，这使得对于基于装配约束的运动模拟，无论结构多复杂实现起来都非常容易（如连杆机构、传动机构和摆轮机构等）。

但是在实际工作中，我们遇到的很多运动模式（如一个物体按确定的二维或三维的轨迹运动；在自动加工流水线上工件、夹具和加工设备的协调动作等等），我们仅仅只用基于装配约束的运动模拟就难以实现。

如何来实现这种复杂的运动模拟？我们知道Inventor的装配模型中每添加一个装配约束，系统内部就会自动赋予一个变量，而且这个变量可以用Inventor的内部函数与其它变量建立关系，并在驱动约束主变量时实现联动，这就为实现复杂的模拟运动带来了可能。

在Inventor的变量中除了用“加减乘除”运算进行关联外，还可以用SIN、COS等复杂函数建立相互间的关联关系，在Inventor的帮助中可以找到这些函数的详细说明。

下面我们就通过几个实例来探讨如何用Inventor的内部函数，来实现一些特殊而复杂的运动模拟问题。

1、二维正弦波型曲线运动A. 这里以小球为列，首先做一个直径为5mm的球型零件，存盘后将其装入一新建的部件文件（.iam）中。

B. 在部件浏览器中选中小球单击右键，选择取消固定。

C. 分别给小球中心和部件的基准坐标的xy、yz和zx平面之间添加配合约束，之后选择zx平面为观察方向。

D. 接下来要将装配约束变量进行关联，我们选择与yz平面的装配约束为主动变量，而与xy 平面的装配约束变量用y=a sin(x)公式与主动变量相关联。

图1E. 在装配工具面板中选择参数按钮“ ”，在参数设置对话框中进行设置，如图1所示。

如果与yz平面的装配约束变量名为d1，与xy平面的装配约束变量为d5，接着将d5的等式项中添加“100 mm * ( sin(d1 / 1 mm * 1 deg) )”的表达式，如图2所示。

注意：100为振幅，“d1 / 1 mm * 1 deg”是为了将量纲mm转换为deg，以确保量纲的正确性，否则就会出错。

Inventor培训教程引言：Inventor是一款由Autodesk公司开发的3D设计软件，广泛应用于机械设计、建筑设计和产品设计等领域。

本教程旨在为初学者提供Inventor的基础知识和操作技能，帮助读者快速掌握Inventor的基本功能和使用方法。

第一部分：Inventor界面和基本操作1.1启动Inventor1.2熟悉Inventor界面1.3设置Inventor工作环境1.4创建和管理Inventor文件第二部分：2D草图绘制2.1了解2D草图绘制环境2.2绘制基本几何图形2.3编辑草图2.4尺寸标注和约束2.5创建草图块第三部分：3D建模3.1了解3D建模环境3.2创建基本几何体3.3创建草图并拉伸3.4创建旋转和扫掠特征3.5创建放样特征3.6编辑3D模型第四部分：装配设计4.1了解装配设计环境4.2创建和管理装配文件4.3放置和约束组件4.4编辑装配结构4.5创建运动仿真第五部分：工程图制作5.1了解工程图制作环境5.2创建和管理工程图文件5.3创建视图和投影视图5.4尺寸标注和注释5.5栏和表格第六部分：渲染和动画制作6.1了解渲染和动画制作环境6.2设置渲染环境6.3创建材质和纹理6.4设置灯光和阴影6.5创建动画和渲染输出第七部分：Inventor的高级功能7.1自定义特征和库7.2iLogic编程7.3运用API进行二次开发7.4和分析报告结论：通过本教程的学习，读者应该能够熟练掌握Inventor的基本功能和使用方法。

然而，Inventor是一款功能强大的软件，还有许多高级功能和技巧等待读者去探索和掌握。

希望本教程能够为读者提供一个良好的起点，帮助读者在Inventor的学习和应用中取得更大的成就。

重点关注的细节：3D建模3D建模是Inventor软件的核心功能之一，也是进行机械设计、建筑设计和产品设计的基础。

在Inventor中，3D建模不仅仅是创建一个静态的模型，还包括模型的编辑、参数化设计、装配和运动仿真等多个方面。