ProE机构运动仿真设计及分析

PROE运动仿真分析PROE（Pro/ENGINEER）是由美国Parametric TechnologyCorporation（PTC）公司所开发的一套3D CAD软件系统。

它是一款功能强大的工程设计与制造软件，广泛应用于机械工程、汽车工程等领域。

在PROE中进行运动仿真分析可以帮助工程师们更好地了解和优化他们的设计方案。

运动仿真分析是一种通过模拟机械系统在给定条件下的运动来评估其性能和运行情况的方法。

通过对设备或产品的运动进行分析与仿真，可以预测其运动特性、动力学行为和相应的应力应变等情况。

这对于设计师来说非常重要，因为它可以在实际制造之前发现问题并进行相应的调整，从而节省时间和成本。

在PROE中进行运动仿真分析有几个基本步骤。

首先，我们需要创建一个装配模型，也就是包含了所有相关零部件的模型。

然后，我们需要为每个零件定义其运动关系和约束条件。

这些条件可以是固定的，也可以是变化的。

接下来，我们需要选择适当的运动学分析工具，例如正向动力学和逆向动力学。

运动学分析允许我们确定系统的运动规律和轨迹。

最后，我们需要对系统的受力和应力进行分析，以确定零件的强度和稳定性。

PROE中的运动仿真分析可以帮助工程师在设计过程中解决各种问题。

以下是一些典型的应用案例：1.碰撞检测：PROE可以模拟装配过程中各个零部件之间的碰撞情况。

这可以帮助设计师排除可能导致装配错误或故障的问题。

2.动力学分析：通过对装配模型进行运动仿真分析，可以确定各个零部件的运动规律和速度变化。

这对于设计运动机构和机械设备非常重要。

3.振动分析：PROE可以帮助评估系统的振动特性，包括自由振动频率和振幅。

这对于减少振动和噪音问题非常有用。

4.受力和应力分析：工程师可以使用PROE进行受力和应力分析，以确定系统中可能存在的弱点和潜在的破坏部位。

这对于优化设计方案和提高产品强度至关重要。

5.运动优化：PROE可以帮助工程师优化机械系统的运动性能，例如减少摩擦、优化速度和精度等。

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。

摘要使用Pro/E 软件构建活塞机构的三维模型，对模型进行装配，并用Mechanism 模块对活塞机构进行运动仿真，得到活塞的位移、速度、加速度的运动仿真曲线图；并从理论角度运用数理方法建立运动方程，借助Matlab simulink仿真模块对活塞机构进行仿真得到活塞的位移、速度、加速度的理论曲线。

根据Pro/E运动仿真结果分析表明设计的活塞机构满足要求，活塞运动正常；对比Matlab simulink仿真结果表明Pro/E进行模拟比数值理论方法更具优越性。

关键词：Pro/E Simulink 活塞机构运动仿真ABSTRACTThe paper constructs the three-dimensional model of piston mechanism by using Pro/E software ,gets the assembly model , makes the piston mechanism motion simulation by using Mechanism module and obtains the displacement, velocity , acceleration of slider and the motion simulation curve. From a theoretical point of view by means of mathematical methods to establish the motion equation ,and making simulation by means of Matlab Simulink simulation module and obtaining the displacement ,velocity, acceleration curve.According to the Pro/E simulation results show that the piston mechanism design to meet the requirements, the piston motion is normal; Compared with the Matlab Simulink simulation results show that the Pro/E simulation than numerical theory method is more superiority.Key words: Pro/E Simulink Piston mechanism Motion simulation目录第一章绪论 (1)1.1 选题依据及其意义 (1)1.2 国外研究现状及发展趋势 (2)1.3 课题容 (3)第二章活塞机构简介 (5)2.1 活塞机构的基本构造 (5)2.2 工作原理 (7)2.3 本章小结 (7)第三章Pro/E的建模及装配 (9)3.1 Pro/E简介 (9)3.1.1 简介 (9)3.1.2 主要特性 (9)3.1.3 主要模块 (10)3.2 机构的建模与装配 (11)3.2.1 三维造型建模 (11)3.2.2 整体装配 (14)3.3 本章小结 (18)第四章运动仿真及分析 (19)4.1 Pro/E运动仿真 (19)4.1.1 Mechanism模型的构建 (19)4.1.2 运动仿真 (23)4.2 Simulink仿真 (26)4.2.1 Simulink模型的构建 (26)4.2.2 仿真 (30)4.3 仿真结果对比分析 (32)4.4 本章小结 (33)第五章总结与展望 (35)致 (37)参考文献 (38)第一章绪论1.1 选题依据及其意义在产品的开发过程中,有关产品的结构、功能、操作性能、生产工艺、装配性能，甚至维护性能等许多问题都需要在开发过程的前期解决。

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瞧分析结果报告的生成与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”模块就是专门用来进行运动仿真与动态分析的模块。

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)与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。

也可创建轨迹曲线与运动包络,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,力与力矩,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,外界输入的力与力矩,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。

用Pro/E做机构运动仿真————凸轮机构一、做一个简单的凸轮机构需要三个实体凸轮cam、滑块block，承载板base。

(如下图所示）。

承载板base凸轮cam滑块block图1 凸轮组件零件图二、开始制作：1、设置工作目录。

2、新建一个asm组合件。

3、安装基板base零件：选择“插入/元件/装配”，从弹出的对话框中选择base.prt，从图二所示的装配面板中选择方式，即缺省方式。

即完成第一个零件base的装配。

4、安装凸轮：选择“插入/元件/装配”，从弹出的对话框中选择cam.prt，从图二所示的装配面板中点选“连接”出现连接面板（图三）。

5、接上一步，在连接类型中选择“销钉Pin”连接，要完成“销钉”连接，必须进行两个约束，即第一是“轴对齐”约束，可从绘图区点选凸轮上的圆柱体的圆柱面、接着点选基体上圆柱孔的圆柱表面（也可分别选择凸轮上圆柱体的轴线及基体上圆柱孔的轴线）；第二个约束是“平移”，可分别点选凸轮与基板的两个接触平面，在连接面板输入偏移值为0。

单击“确定”完成“销钉”连接。

其连接效果如图4所示。

6、安装滑块：选择“插入/元件/装配”，从弹出的对话框中选择block.prt，从图二所示的装配面板中点选“连接”出现连接面板（图三）。

在连接面板中的“类型”选项下选择“滑动杆”。

7、点选滑块零件上的圆柱表面，紧接着选基体零件上的圆弧槽的圆柱面作为“轴对齐”限制条件，接着分别选两个接触平面作为“旋转”限制条件，偏移值为0。

如图5所示。

8、在连接面板（图三）中选“移动”选项卡。

拖拽滑块大致到这个图6这个位置，从而完成了我们凸轮机构的连接工作。

图2 装配面板对话框图3 连接面板对话框图4 凸轮与基体连接后的效果图图5 滑块的连接图6 滑块拖动后的位置。

机构仿真之运动分析关键词：PROE 仿真运动分析重复组件分析连接回放运动包络轨迹曲线版权：原创文章，转载请注明出处机构仿真是PROE的功能模块之一。

PROE能做的仿真内容还算比较好，不过用好的兄弟不多。

当然真正专做仿真分析的兄弟，估计都用Ansys去了。

但是，Ansys研究起来可比PROE麻烦多了。

所以，学会PROE的仿真，在很多时候还是有用的。

坛子里关于仿真的教程也有过一些，但很多都是动画，或实例。

偶再发放一份学习笔记，并整理一下，当个基础教程吧。

希望能对学习仿真的兄弟有所帮助。

术语创建机构前，应熟悉下列术语在PROE中的定义：主体(Body) - 一个元件或彼此无相对运动的一组元件，主体内DOF=0。

连接(Connections) - 定义并约束相对运动的主体之间的关系。

自由度(Degrees of Freedom) - 允许的机械系统运动。

连接的作用是约束主体之间的相对运动，减少系统可能的总自由度。

拖动(Dragging) - 在屏幕上用鼠标拾取并移动机构。

动态(Dynamics) - 研究机构在受力后的运动。

执行电动机(Force Motor) - 作用于旋转轴或平移轴上(引起运动)的力。

齿轮副连接(Gear Pair Connection) - 应用到两连接轴的速度约束。

基础(Ground) - 不移动的主体。

其它主体相对于基础运动。

接头(Joints) - 特定的连接类型（例如销钉接头、滑块接头和球接头）。

运动(Kinematics) - 研究机构的运动，而不考虑移动机构所需的力。

环连接(Loop Connection) - 添加到运动环中的最后一个连接。

运动(Motion) - 主体受电动机或负荷作用时的移动方式。

放置约束(Placement Constraint) - 组件中放置元件并限制该元件在组件中运动的图元。

回放(Playback) - 记录并重放分析运行的结果。

伺服电动机(Servo Motor) - 定义一个主体相对于另一个主体运动的方式。

proe机构运动仿真教程Pro/E是一款专业的三维参数化设计软件，具备强大的建模、绘图和分析功能，同时也支持运动仿真。

Pro/E机构运动仿真可以帮助设计师在设计机构时预测机构在运动过程中的动态行为和工作状态，从而提高设计的准确性和效率。

本教程将介绍Pro/E机构运动仿真的基础知识和操作步骤。

一、机构运动仿真概述机构运动仿真是指通过计算机模拟机构在不同工作状态下的动态行为和运动学、动力学特性，以评估机构的工作效率、可靠性和稳定性等。

机构运动仿真可以帮助设计师预测机构在实际工作中的行为，包括运动范围、速度、加速度和力等指标。

与传统的试制方法相比，机构运动仿真可以极大地降低试制成本和时间，同时也提高了设计的准确性和效率。

二、机构运动仿真的基础知识1. 机构机构是由两个或多个刚体通过连杆、齿轮、曲柄等连接构成的机械系统。

机构的功能是将输入运动和输出运动分离，从而实现不同类型的运动转换。

机构的类型根据连接的刚体个数可分为二级机构和三级机构；根据传递运动的方式可分为平面机构和空间机构；根据传递运动的数量可分为单自由度机构和多自由度机构。

2. 运动学和动力学运动学是研究机构运动的几何学原理，包括机构末端轨迹、速度、加速度和角度等指标；而动力学是研究机构运动的动力学原理，包括机构的力学特性、动力特性和能量特性等。

机构运动仿真需要同时考虑机构的运动学和动力学特性，并进行分析和仿真。

3. 运动学链运动学链是指连接机构各个部件的连杆、齿轮和副件等构成的运动链路。

运动学链的结构会影响机构的运动学性能，因此在机构运动仿真前需要建立运动学链模型，并确定各个部件之间的关系和运动学指标等。

三、机构运动仿真的操作步骤机构运动仿真需要按照以下基本步骤进行：1. 建立模型并确定机构类型在Pro/E中打开新的机构模型，并根据实际需求从零开始建立机构模型。

确定机构类型，包括二级机构或三级机构、平面机构或空间机构、单自由度机构或多自由度机构等。