proe机构运动分析讲解
PROE运动仿真分析
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。
ProE机构运动仿真设计及分析
活塞连杆机 构的装配注 意需要添加 两个连接。 连杆大头销 钉连接到曲 柄销，活塞 在缸孔内滑 动杆连接。
运动影片
三、机构动力学分析
在5.0中,运动仿真和动态分析功能集成于机构模块中,包括机械设计和动态分析 两方面的分析功能. 在机构动力学分析中简单一种的是不涉及重力、弹簧、阻尼、力和力矩等的 分析，实现机构的运动模拟，可以观察并测量记录如位置、距离、速度、加速度 等运动特征，并可以通过图形直观地显示这些测量值。 另外一种可以在机构上定义重力、弹簧、阻尼、力和力矩等特征，对机构设 置材料、密度等属性，使其更加接近现实中的机构，达到真实模拟现实的目的。
活塞连杆机构装配
先装连杆，采用坐标系 对齐方式
采用销钉连接装配活塞销， 对齐中间平面
销钉连接装配活塞，注意需 选择同一主体的轴和平面
技巧：装配完成后可以按住键，按鼠标左 键拖动零件可检查零件的运动情况。
曲轴及活塞连杆机构装配
基础件机 体按坐标 系对齐装 配，曲轴 按销钉连 接装配到 缸体上， 对齐止推 轴承中心 面。
新建装配， 装配缸体或 骨架模型
曲轴按销钉 连接装配到 基础上
分别按销钉连接和滑 动杆连接装配活塞连 杆机构的连杆大头和 活塞
此机构中基础件为机体（也可以用机体总成骨 架），活塞在气缸中上下运动，不能旋转，活塞 采用滑动杆连接。关键有四组相同的活塞连杆机 构，因此活塞连杆可单独装配成一个小机构，然 后再往曲轴和缸体上连接。
机构连接形式:
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
名称
自由度 旋转 平移
0
0
1
0
0
1
1
1
说明
使用一个或多个基本约束，交元件与组件连接在一起，连接后，元件与组件成为一个 主体，相互间没有自由度。 由一个轴对齐约束加一个与轴垂直的平移约束组成。元件可以绕轴旋转，不能平移。 例如，活塞销，齿轮、曲轴等。 由一个轴对齐约束与一个旋转约束组成，元件可沿轴平移，但不能旋转。如活塞。 由一个轴对齐约束组成，元件可绕轴旋转同时可沿轴向平移。如挺柱、气门等。
PROE运动仿真教程
PROE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。
连接的作用就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、滑块接头与球接头)。
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。
可在接头或几何图元上放置电动机,并可指定主体间的位置、速度或加速度运动。
LCS - 与主体相关的局部坐标系。
LCS 就是与主体中定义的第一个零件相关的缺省坐标系。
UCS - 用户坐标系。
WCS - 全局坐标系。
组件的全局坐标系,它包括用于组件及该组件内所有主体的全局坐标系。
运动分析的定义在满足伺服电动机轮廓与接头连接、凸轮从动机构、槽从动机构或齿轮副连接的要求的情况下,模拟机构的运动。
ProE机构运动仿真初步
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。
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。
proe机构运动仿真教程（下）
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。
proe运动分析
proe运动分析首先，从题目动画图片上看，轮子的运动有两个，一个是水平方向上的平移运动，一个是绕轮子轴线的回转运动。
要实现这两个运动，需要一个平移轴去定义平移运动伺服电机、一个旋转轴去定义回转运动伺服电机。
因此，我们需要在定义接头连接时生成这么两个轴。
先看一下各种接头连接能提供些什么轴：销钉：1个自由度，提供1个旋转轴。
圆柱：2个自由度，提供1个平移轴和1个旋转轴，两个轴的轴线重合而运动方向垂直。
平面：3个自由度，提供2个平移轴和1个旋转轴，这三个轴的轴线位置都是任意的，默认情况下它们与可动主体的原始坐标系的坐标轴重合。
两个平移轴的轴线在重合平面内互相垂直，旋转轴轴线与两平移轴的轴线都垂直。
滑动杆：1个自由度，提供1个平移轴。
轴承：4个自由度，提供1个平移轴，可三个方向自由旋转，但不提供可用的旋转轴。
球：3个自由度，可三个方向自由旋转，不提供任何可用平移轴或旋转轴。
6DOF：6个自由度，提供3个平移轴和3个旋转轴。
可任意方向平移、旋转，轴线也是任意的。
默认情况下，各轴轴线与可动主体的原始坐标系各轴重合。
刚性：0个自由度，被连接的两个主体成为一体，如果某主体是组件，其所有子零件也被固定。
焊接：0个自由度，被连接的两上主体成为一体，如果某主体是组件，其子零件仍可运动。
常规：即是用户定义连接，根据约束不同，提供的自由度数及轴数也不同。
先看一下有哪些单一连接可实现。
从以上的分析中可以看到，同时提供平移轴与旋转轴的单一连接类型，有圆柱、平面、6DOF这三种接头连接。
然而，圆柱提供的两个轴的轴线重合，与题目要求的两轴轴线垂直矛盾，不能用。
平面连接的旋转轴与两个平移轴都垂直，6DOF提供的6个轴也可满足要求，可用，但是它们提供的各轴轴线是随意的，平移轴轴线只确定方向，不影响运动，而旋转轴的轴线位置是会影响运动的，所以，它们能提供这些轴，却不一定可供使用。
不过，看一下part，轮子的中心正好在原始坐标系上，平面连接与6DOF 连接提供的旋转轴默认位置正好与轮子中心点重合，因此可用。
proe机构仿真之运动分析
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。
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机构连接类型
1. 刚性：不能运动 2. 焊接：不能运动 3. 轴承： 4. 常规： 5. 6DOF：6自由度 6. 槽：在指定槽内运动 7. 销钉：转动副，允许绕指定轴转动 8. 滑动杆：允许沿一个轴平移 9. 圆柱：允许绕指定轴转动，和沿该轴平移 10.平面：允许在平面内平移，并绕垂直于该面的轴旋转 11.球：允许沿三个方向转动 12.凸轮： 13.齿轮：
运动干涉检查 运动包络 计算并输出分析参数曲线：位置、速度、加速度、 计算并输出分析参数曲线：位置、速度、加速度、载荷等 导出动画
分析流程
（1）创建装配模型：约束？ 连接？ （2）拖拽组件，检查是否成功动作 （3）定义驱动：设置初始条件、指定质量属性、伺服电动机、 弹簧、阻尼器、执行电动机、力/力矩载荷、重力 （4）执行分析 （5）分析结果与图表：回放结果、运动干涉检查、获取相关参 数、追踪曲线和运动包络、生成Mechanica的载荷集
5、摆线
t t L − L sin 2π / 2π T T
其中：L为一个周期内的增量；T为周期
伺服电机函数
1 2 At + Bt 2
6、抛物线：
7、多项式：
A + Bt + Ct 2 + Dt 3
8、表：以表格形式输入t-位移/速度/加速度，来决定运动轨迹 9、用户定义的：位移/速度/加速度=用户自定义函数
实例2 实例2：凸轮机构
实例2 实例2：凸轮机构
实例3 实例3：齿轮机构
实例4 实例4：电风扇
第7章 Pro/E机构运动分析 Pro/E机构运动分析
界面及能概览
分析类型
位置： 位置：机构在不同时刻的位置 运动学： 运动学：运动学分析 动态：动力学分析 动态： 静态：找出在外力作用下的平衡状态 静态： 力平衡：与静态分析相逆， 力平衡：与静态分析相逆，求出机构在特定状态下保持稳定所需的力
分析结果
实例1 实例1：曲柄连杆机构
实例1 实例1：曲柄连杆机构
伺服电机函数
位置/速度/加速度
伺服电机函数
1、常数：位移/速度/加速度=常数 2、斜坡：B*t+A 3、余弦： A cos
2π t + B + C T
其中A为振幅，B为相位（B=90为正弦），C为偏距量，T为周期 4、SCCA模：正弦-常数-余弦-加速度运动