基于proe的机构运动仿真

摘要本课题所研究的直、摆组合凸轮机构是一种新型的机构类型，该机构通过直动从动件凸轮机构与摆动从动件凸轮机构组成联动凸轮机构，能够将主动件的转动转化为从动件上某点沿预期的曲线轨迹并以预期的运动规律运动。

在对直、摆组合凸轮机构理论分析的基础上，我们对直、摆组合凸轮机构进行了Pro/e 运动仿真，精确求解出了各凸轮的理论廓线、实际廓线及各构件结构尺寸等。

丰富了机械原理学科的设计理论及内容，适应了在机构设计方面许多学者致力于寻求凸轮机构的精确解和使凸轮曲线多样化及从动件轨迹多样化的要求。

最后，选择预期圆线轨迹为例，利用计算机辅助设计(Pro/ENGINEER)对该机构进行零、部件及总体造型分析设计，并利用Pro/ENGINEER对该直、摆组合凸轮机构进行了运动仿真，以验证理论的正确性和可行性。

因此，对直、摆组合凸轮机构进行深入地研究有着较大的理论和现实意义，有广阔的应用前景。

关键词：Pro/e应用组合机构凸轮设计运动仿真AbstractThe Z.B Combinatory Cam Mechanism is a kind of new-type mechanism, it can come into a kind of combinatory-movement mechanism which joints translation driven member cam and swing follower cam .It can translate the revolution of the driving body into a point of the driven body which has the ability to move around the anticipation curvilinear path and move based on the anticipation movement rule.Based on the theory in analyzing Z.B Combinatory Cam Mechanism，we simulate the mechanism in applying VB，solving the profile of theory,reality,cutter of cams,and the subject and dimension of all components exactly.Enriching the design-theory and content of the subject about mechanical principal .Adapting the request of many scholars in component design for searching the exact solution about cam-entity and making the cam-curve various and follower-profile various.Lastly, taking the four-leaf rose curve for example, applying the Pro/ENGINEER to design the curve, entity and motive emulate for verifying the truth and feasibility of the theory.Nowadays, researching the Z.B Combinatory Cam Mechanism, having the significance in theory and reality .The prospect is extensive.Key words：Pro/ENGINEER Application Combination Mechanism Cam Design Motive Emulate目录第一章前言---------------------------------------------------------------------------------------------------11.1 直、摆组合凸轮机构的研究意义---------------------------------------------1 1.2 凸轮机构以及组合机构的研究和发展状况------------------------------------4 1.3 Pro/ENGINEER WildFire软件的简介------------------------------------------5 1.4 本课题的主要研究内容----------------------------------------------------6 第二章直、摆组合凸轮机构基本设计及计算机辅助设计---------------------------72.1 直、摆组合凸轮机构基本设计----------------------------------------------7 2.2 直、摆组合凸轮机构凸轮各种廓线设计--------------------------------------142.2.1直动凸轮廓线求解--------------------------------------------------152.2.1.1 直动凸轮理论廓线-------------------------------------------152.2.1.2 直动凸轮实际廓线-------------------------------------------152.2.2 摆动凸轮廓线求解-------------------------------------------------162.2.2.1 摆动凸轮理论廓线-------------------------------------------162.2.2.2 摆动凸轮实际廓线-------------------------------------------16 2.3 计算机辅助设计---------------------------------------------------------16 2.4 设计举例---------------------------------------------------------------17 2.5 本章小结---------------------------------------------------------------20 第三章直、摆组合凸轮机构Pro/ENGINEER的设计-------------------------------213.1 创建凸轮模型-----------------------------------------------------------21 3.2 运动仿真的设计---------------------------------------------------------23 3.3 Pro/ENGINEER实体运动仿真-----------------------------------------------253.4 机械仿真结果分析及保存-------------------------------------------------29第四章小结----------------------------------------------------------------32 参考文献-------------------------------------------------------------------33第一章前言1.1直、摆组合凸轮机构的研究意义本课题研究的是直、摆组合凸轮机构如图1－1所示。

proe机构运动仿真教程典型效果图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。

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 模型树菜单图1-5 工具栏图标图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。

曲柄滑块机构运动学仿真
1、目的
本文档旨在基于PROE4.0版本软件，设计一曲柄滑块机构，并仿真测量其关键点速度、加速度、位移等关键信息。

2、模型设计
2.1 整体尺寸介绍
模型主要包括底座、曲柄、连杆、滑块四个零部件，具体尺寸如图所示。

AB=28mm，BC=68mm，CE=435mm，AD=150mm，DF=60mm。

图1 关键位置尺寸
2.2 部件连接关系
1)底座为机架，固定连接，在PROE软件中，切记连接成“用户定义”-“缺省”
2）曲柄与底座为“铰接”。

与连杆也为“铰接”。

3）滑块与底座为“滑动杆”连接。

4）连杆一端与曲柄为“铰接”；再新建一连接关系，与滑块“铰接”。

3、运动学仿真设置
1）在装配完成后，点击“应用程序”-“机构”菜单，进入机构仿真界面。

2）添加伺服电机驱动，设置成如图界面，并在“速度”一栏，点击“速度、位置、加速度”
3）仿真。

点击仿真按钮，设置成如图所示，选择“运动学”仿真，并点击“运行”，机构开始动作。

4）回放，保存。

仿真完成后，点击回放按钮，可以回放仿真，并进行保存。

5）测量。

仿真结束后，可以测量关键信息，如关键点速度、加速度、位置等，如图所示。

在左上角可以显示相应曲线。

6）仿真结束后，保存。

下一次运行时，可以读取相关数据。

湖北文理学院毕业设计(论文)正文2011年 5 月 25日基于PRO/E的曲柄滑块机构的结构设计及运动仿真分析摘要：曲柄滑块机构是用曲柄和滑块来实现转动和移动相互转换的平面连杆机构，也称曲柄连杆机构。

曲柄滑块机构广泛应用于往复活塞式发动机、压缩机、冲床等的主机构中。

活塞式发动机以滑块为主动件，把往复移动转换为不整周或整周的回转运动；压缩机、冲床以曲柄为主动件，把整周转动转换为往复移动。

偏置曲柄滑块机构的滑块具有急回特性，锯床就是利用这一特性来达到锯条的慢进和空程急回的目的。

关键词：曲柄滑块;机构;设计;回转;往复;急回The structural design of the slider-crank mechanism and motion simulation analysis based on PRO/EAbstract: The slider-crank mechanism is a crank and slider torotate and move the conversion between the planar linkage, also known as crank linkage. The slider-crank mechanism is widely used in the reciprocating piston engines, compressors, presses and other institutions. Piston engine slider initiative pieces, the reciprocating motion is converted to not weeks or rotary movement of the whole week; compressors, presses crank driving part, the whole week rotation converted to move back and forth. Slider offset slider-crank mechanism with quick-return characteristics of the sawing machine is to use this feature to achieve the purpose of the quick return of the saw blade slowly into the empty process.Key words: crank slider; institutions; design; rotation; back and forth; quick return目录1绪论 11.1课题提出的目的和意义 11.2国内外的研究现状及发展趋势 21.3运动仿真技术及国内外运动仿真技术现状和发展概况 21.4主要研究内容、途径及技术路线 31.5本章小结 52 曲柄滑块机构简介 62.1曲柄滑块机构定义 62.2曲柄滑块机构的特性及应用 62.3曲柄滑块机构的分类 62.4偏心轮机构简介 72.5 本章小结 83曲柄滑块机构的动力学与运动学特性 9 3.1曲柄滑块的动力学特性 93.2曲柄滑块的运动学特性 103.3本章小结 114曲柄滑块机构零件设计 114.1 曲柄滑块机构总体分析 114.2曲柄滑块机构零件的三维造型 114.3本章小结 175 曲柄滑块机构的装配 185.1曲柄滑块机构的模型的创建步骤 18 5.2本章小结 196曲柄滑块机构运动仿真 206.1运动机构仿真 206.2机构仿真 206.3本章小结 22参考文献 23致谢 241绪论1.1课题提出的目的和意义当今任何一个国家，若其要在综合国力上取得优势地位，就必须在科学技术上取得优势。

基于PRO/E的连杆机构设计及远动仿真分析摘要连杆机构是机械中常见的一种机构，是往复式内燃机的主要工作机构。

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要远动零件。

虚拟装配与远动仿真是根据产品的形状特征.精度特性，利用计算计图形学和仿真技术，在计算机上模仿产品的实际装配过程.仿真模拟机器的远动过程。

通过对曲柄连杆机构进行有关运动学和理论分析与计算机仿真分析，利用PRO/E软件的装配功能，将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件.连杆组件和曲柄组件，从而完成内燃机曲柄连杆机构的虚拟装配与运动仿真。

在内燃机的开发设计阶段应用这种方法可以大大缩短产品的开发周期，减少样机实验次数，快速的对市场做出反应，降低产品的成本，提高企业的竞争力。

关键词：曲柄连杆机构：虚拟装配：运动仿真；装配功能Based on Pro/E internal combustion engine connecting rod assembly and motion simulation of the virtualAbstractThe crank is a common machinery, reciprocating internal engine is the main working body. Crank the engine duty to achieve of the main moving parts of energy. Virtual and motion simulation based on tee shape of product precision features the use of computer graphics and simulation technology, the product on the computer to imitate the actual assembly process the movement of the machine Crank through the relevant kinematics and dynamics of the theoretical analysis and computer simulation analysis, the use of Pro/E, assembly features, the crank assembly of the constituent parts into a piston, connecting rod assemblies and crankshaft components, to complete the internet combustion engine connecting rod assembly and motion simulation of the virtual. The development of internal combustion engine design using this method can greatly shorten the product development cycle and reduce prototype test times, respond quickly to market, lower product costs and improve the competitiveness of enterprises.Keywords: crank Vrtual assembly; Motion simulation；assembly features目录1绪论 (5)1.1本课题研究的目的和意义 (6)1.2国内外的研究现状及发展趋势 (7)2设计的方案 (9)2.1研究的基本内容 (9)2.1.1连杆机构的结构设计 (9)1手压抽水机的结构特点 (9)2手压抽水机的设计 (9)3连杆机构的装配 (13)3.1手压抽水机的装配 (13)3.2伺服电动机定义 (22)3.3运动分析定义 (23)4本文总结 (24)5参考文献 (25)6致谢 (26)1绪论1.1本课题研究的目的和意义基于虚拟现实的产品虚拟拆装技术在新产品开发、产品的维护以及操作培训方面具有独特的作用。

Pro/Mechanism机构运动仿真初步Mechanism的操作流程如下:1.以connections方式建立欲分析之机构组装2.补足相关的运动配合条件3.设定初始位置4.加入驱动条件5.设定分析条件并仿真6.播放分析结果以下我们将以此流程,一步步完成一简单的Pro/Mechanism练习∙建立一新的组装档∙将platform.prt以内定的位置组进组装文件∙组装arm1,组装方式藉由点选Connections改成以connection方式组装(Axis alignment部分以arm1之A_1轴对应platform之A_1轴,Translation部分参考下图对应),组装过程中可使用Ctrl+Alt+鼠标右键动态拖曳调整∙组装arm2,组装方式与arm1相同(Axis alignment部分以arm2之A_2轴对应arm1之A_2轴,Translation部分参考下图对应)∙组装完成后点选Mechanism进入Mechanism环境∙点选Drag,以鼠标左键点取arm1或arm2上任意位置,保持按住并拖曳调整成如下图的位置由于我们尚未告诉系统arm2与platform之间的connection配合关系此时我们必须将此条件加入∙选取Model选项中的Cams设定arm2与platform之间的connection为Cams配合,对应参考如下图,至于Front Reference选PNT0,Back Reference则选PNT1,此时我们已完成本机构所需的connection设定∙使用Drag的功能再次拖曳,注意现在机构的运动方式与未加入Cams设定前有何不同接下来开始设定此机构的初始位置一般而言,若我们不设定机构的初始位置,Mechanism会以屏幕上目前的位置作为初始位置通常那只是我们在组装时的大略位置,因此建议还是加以设定∙选取Model Jt Axis Settings,选取arm1与platform之间的Pin connection,勾选Specify Reference并选取如下右图中的橘色面作为参考∙切换至Regen Value画面,勾选Specify Regeneration Value,输入45,作为将来regenerate之角度此时可试着设定不同的角度值并使用下方的Preview键,观察不同角度的变化要让机构产生动作我们必须加入动力条件,此时选择加上伺服马达动力条件∙选取Servo Motors,选取arm1与platform之间的Pin connection,切换到Profile画面将Specification改成Velocity,设定A值为10,如下图.此时可更改A为任意值,并点选下方的键,观察速度随着时间的数值变化当本练习所需要的条件设定完后,屏幕上看到的画面应如下图所示若没有问题,开始设定分析的条件选取Analyses,使用系统的默认值,点选Run键此时在屏幕上看到机构正以所加入的伺服马达动力开始运动仿真当运动到接近底部时,机构会停住并弹出一警告窗口,告诉我们系统无法继续运算,此为正常情形,因为我们输入的角度过大,当摇臂转到底部时会被底座卡住,而我们正是故意如此设定,因为我们想让系统为我们检查出机构在运动过程中产生的干涉∙选择abort离开并关闭窗口∙选取Results/Playback,勾选Global Interference作总体干涉检查,点选键系统将开始计算,当播放器出现并加以播放后,干涉的部分会以红色显示,如下图。

proe机构运动仿真教程（下）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。

单击“新建”弹出“伺服电动机定义”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。

图1-45 伺服电动机定义对话框图1-46 轮廓选项卡3“轮廓”选项卡：可以指定伺服电机的速度，加速度位置等如图1-46所⽰。

(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。