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常数,函数为q=A,A为一常数。此用于需要恒定轮廓时。

斜坡,即线性,函数为q=A+B*X,A为一常数,B为斜率。用于轮廓随时间做线性变化时。 余弦,函数为q=A*cos(360*X/T+B)+C,A为幅值,B为相位,C为偏移量。用于轮廓呈余弦规律变化时。 摆线,函数为q=L*X/T-L*sin(2*pi*X/T)/2*pi,L为总高度,T为周期。用于模拟凸轮轮廓输出。 抛物线,函数为q=A*X+(1/2)*B*X^2,A为线性系数,B为二次项系数。用于模拟电动机的轨迹。

多项式,函数为q=A+B*X+C*X^2+D*X^3,A为常数,B为线性系数,C为二次项系数,D为三次项系数。用于模拟一般的电动机轨迹。 电动机的模:SCCA

此函数只能用于加速度伺服电机,不能用于执行电机。它用来模拟凸轮轮廓输出。它称做“正弦-常数-余弦-加速度”运动,缩写为SCCA。它一共有五个参数: A = 渐增加速度归一化时间部分 B = 恒定加速度归一化时间部分 C = 递减加速度的归一化时间部分 H = 幅值 T = 周期

其中A + B + C = 1,用户必须提供 A 和 B 的值、幅值和周期。 SCCA 设置的值按下表计算:

y = H * sin [(t*pi)/(2*A)] 0 <= t < A 时

y = H A <= t < (A + B) 时 y = H * cos [(t - A - B)*pi/(2*C)] (A+B) <= t < (A + B + 2C) 时

y = - H (A+B+2C) <= t < (A + 2B + 2C) 时 y = - H * cos [(t - A - 2B - 2C)*pi/(2*A)] (A+2B+2C) <= t <= 2*(A + B + C) 时 上式中的t 是归一化时间,按下式进行计算: t=ta*2/T (ta:实际时间;T:SCCA轮廓周期) 如果ta大于T,轮廓将重复自身。 电动机的模:七种函数图例

下图给出了七种函数的模所代表的电机轮廓。各函数的参数值: 常数:A=8。 斜坡(线性):A=18,B=-1.2。 余弦:A=6,B=40,C=3,T=5。 摆线:L=12,T=8 抛物线:A=4,B=-0.6

多项式:A=7,B=-1.5,C=1,D=-0.1 SCCA:A=0.4,B=0.3,H=5,T=10 图例:(yd11) 电动机的模:表

电动机的模类型选择为“表”,也就是指定N个点,以这些点为节点,按线性或样条插值的方式构建一条通过所有点的曲线,这条曲线就是电动机的轮廓。如电动机的模是指定给“位置”或“速度”的(即“规范”为位置或速度),插值方式可选“线性拟合”或“样条拟合”之一,如是指定给“加速度”并用于伺服电机(即“规范”为加速度),则插值方式只能是“线性拟合”。样条拟合构建的曲线比线性拟合构建的曲线平滑一点。

类型选为“表”后,在“模”类型的下方会出现一个列表框,可用框右侧的“增加行”/“删

除行”来向列表中加增加或删除行。这个表由N行两列构成,第一列是时间(即电机轮廓的横轴,如是执行电机或力,也可能是别的测量变量而不是时间),第二列是模(即电机轮廓的纵轴)。每一行有一个时间值和一个模值,这两个数代表电机轮廓上的一个点。输入时要注意的时,时间列只能是递增或递减的。

下图示例的取值为:第一列:1,2,3,4,5;第二列:5,8,11,15,22;线性拟合。(yd12)

创建并执行运动分析

“机构”----“分析”----“新建”。

类型里选择“运动学”或“重复的组件”。然后设置“优先选项”页和“电动机”页。对于运动分析和重复组件分析,“外部负荷”页是不可用的。

“优先选项”页里设置运动的起止时间及定义动画时域,并可设定主体锁定、连接锁定及初始位置。主体锁定使两个主体在运动分析(或重复组件分析)期间不做相对运动,由接头连接设定的自由度在分析期间不起作用。连接锁定使选定的连接在分析期间保持当前配置。设置主体锁定需选择一个先导主体,如果选择先导主体时用了中键,则用基体作为先导主体。连接锁定可以用于接头连接、凸轮连接、槽连接,不能用于齿轮连接,对于齿轮副,只能锁定产生齿轮轴的接头连接。初始位置选取当前位置作为分析起点,或用一先前保存的快照作分析起点。

“电动机”页里设置用于分析的电动机。对于运动分析和重复组件分析,只能用连接轴伺服电动机,几何伺服电动机及执行电动机都不可用。可以设定各个电动机的作用时间,以实现多个电动机分时段起作用。 定义结束后点“运行”,将执行分析,并产生一个结果集。 分析定义窗口:(yd13)

回放:干涉与动画

“回放”用来查看机构中零件的干涉情况、将分析的不同部分组合成一段影片、显示力和扭矩对机构的影响,以及在分析期间跟踪测量的值。可以将运动分析结果捕捉为MPEG动画文件或一系列的JPG、TIF或BMP文件。可以创建运动包络。“机构”----“回放”,启动“回放”窗口。在“结果集”里,选择将用于回放的运动分析(或重复组件分析)结果集。

“干涉”页面设置干涉检查选项。检查模式有四种:无干涉、快速检查、两个零件、全局干涉。“无干涉”即不检查干涉;“快速检查”是进行较低层次的检查,选用此模式将自动选中“停止回放”选项;“两个零件”是只检查所选定的两个零件之间的干涉情况;“全局干涉”是检查所有零件的所有类型的干涉。检查选项有两个:包括面组、停止回放。“包括面组”是曲面也将参与干涉检查;“停止回放”是一旦检查到干涉,回放就停止。 “影片进度表”页设置回放的结果片段。“显示时间”,如选中,则在回放时会在屏幕左上角显示回放已进行的时间。“缺省进度表”选中则回放整个结果集,如取消此项,则在其下方的时间段列表启动,可自已输入要播放的时间段,如果输入多个时间段,则按从上到下的次序依次播放,同一时间段可多次输入,以实现此小段的重复播放,如某时间段的“开始”时间大于“结束”时间,则此小段将反向播放。要修改某一时间段的起止时间,先在列表中选中此时间段,再输入新的开始、结束时间,点“更新”按钮确认修改。默认情况下,“显示时间”和“缺省进度表”都是选中的。

回放分析结果时,可显示代表与分析相关的测量、力、扭矩、重力和执行电动机的大小和方向的三维箭头。使用显示箭头可查看负荷对机构的相对影响。对于力、线性速度和线性加速度矢量,显示单头箭头,对于力矩、角速度和角加速度矢量显示双头箭头。箭头的颜色取决

于测量或负荷的类型。回放分析结果时,箭头的大小将改变,以反映测量值、力或扭矩的计算值。箭头方向随计算矢量方向而改变。“显示箭头”页里的“测量”列表中,列出所选结果集中所有可用箭头显示的测量,“输入负荷”列表中,列出所选结果集中所有可用箭头显示的负荷。

设置好以上各参数后,点“回放”窗口左上角的“播放”按钮,则进入“动画”窗口。在此窗口可按前面的设置对回放结果进行动画演示。“捕捉”按钮,可将动画结果保存为MPEG动画文件或一系列的JPG、TIF或BMP文件。选中“照片级渲染帧”,输出结果的图片质量较高。

回放窗口:(yd14) 动画捕捉:(yd15)

回放:可用箭头显示的测量与负荷

不是所有的测量与负荷都可以用箭头显示。 可用箭头显示的测量有:

连接反作用(接头):青色箭头。顶端位于指定连接轴、指向接头的 DOF 方向。

连接反作用(凸轮):青色箭头。法向反作用力,顶端位于两个凸轮的接触点处,指向凸轮的法线方向。切向反作用力,顶端位于两个凸轮的接触点处,并指向凸轮的切线方向。 连接反作用(槽):青色箭头。顶端指向从动点和槽之间的接触点处。

连接反作用(齿轮副):青色箭头。顶端指向在上面施加了力或扭矩的齿轮体。

净负荷:洋红色箭头。在用于定义图元的点之间延伸,对于电动机它指向连接轴,对于力它指向点,对于扭矩、点对点弹簧和阻尼器它指向主体的质心。箭头指向所施加的力的方向。 测力计反作用: 深绿色箭头。指向力的作用点且与力同向。 速度: 黄色箭头。顶端位于指定点或连接轴、指向运动方向。 加速度: 红色箭头。顶端位于指定点或连接轴、指向运动方向。 重量: 棕色箭头。指向重力加速度方向。

距离间隔:顶端位于指定点,指向彼此相背离的两个共线的洋红色箭头。 速度间隔:顶端位于指定点的两个共线的黄色箭头。当点作相互远离而运动时,速度值为负,并且显示箭头的指向彼此相对。当点彼此相对运动时,速度值为正,并且显示箭头的指向彼此远离。

加速度间隔:顶端位于指定点的两个共线的红色箭头,对于负值其指向彼此相对,对于正值其指向彼此远离。

只有计算方法为“每一时间步距”的以上各种测量才会出现在“回放”窗口的“显示箭头”页面的“测量”列表中。 可用箭头显示的负荷有:

重力:棕色箭头。顶端位于各主体的质量中心、指向重力加速度方向。 执行电动机:绿色箭头。顶端位于指定连接轴、指向接头的 DOF 方向。 力: 橙色箭头。顶端位于作用点。

扭矩: 双头橙色箭头。指向主体质量中心。

点对点力:顶端位于指定点或顶点的两个共线的洋红色箭头,对于负值力箭头指向彼此相对,对于正值力箭头指向彼此远离。 回放:运动包络

“机构”----“回放”,启动“回放”窗口,在“回放”窗口工具栏里,使用“保存”(左起第三个按钮)可将当前的分析结果集(含所作的设置)保存为.pbk文件(机构回放文件),使用“另存为”(左起第五个按钮)可将当前分析结果集保存为.fra文件(框架文件、帧文件),

使用“打开”(左起第二个按钮)一个.pbk文件用于回放。

当“结果集”中列表为非空时,工具栏会增加第六个按钮,即“创建运动包络”。点此按钮进入“创建运动包络”窗口。在此窗口可设置包络质量级别、包络所包含的元件、特殊处理、输出文件类型。

包络质量级别,等级为1到10共10级,级别数字越小,运算越快,所创建的包络三角形数也越少,质量每提升一级,创建的包络三角形数约增加一倍,相应的,运算所需时间也越多,同一模型的同一设定下,等级10所创建的三角形数约为等级1的512倍。因此,创建时应先选较低的质量级别,如所选质量级别创建的包络不能满足要求,再调整为上一级别。 默认情况下,创建运动包络包含运动分析的全部元件,也可点“选取元件”下方的箭头后,自行选取创建包络需要的元件。

如不希望软件忽略模型的骨架或面组,可清除“特殊处理”下方的“忽略骨架”或“忽略面组”的复选框。输出格式有四种:零件、轻重量零件、STL、VRML。零件,即输出为普通零件;轻重量零件,即输出为具有轻重量的多面体零件;STL即输出为STL文件(后缀:.stl);VRML文件即输出为VRML文件(后缀:wrl)。选择输出为“零件”或“轻重量零件”,系统将默认选中“使用缺省模板”。 设置好以上项目后,点“预览”,将会在主窗口中计算并显示出当前设置下创建的运动包络效果。如对包络效果的局部细节不满意,可点“颠倒三角对”前面的箭头,然后自已对某些细节处的三角形进行调整。调整完后点“创建”,生成输出文件。 如果保存了.pbk文件,则在标准环境下,点“分析”----“运动分析”,进入“运动分析”窗口,可在此窗口重放运动分析及设置和预览运动包络。如果保存了.fra文件,则在标准环境下点“文件”----“保存副本”,在文件类型里选择“运动包络”,确定后将调出“创建运动包络”窗口,并要求打开一个.fra文件。余下的操作同前。 创建运动包络:(yd16)

另存为运动包络:(yd19)

回放:测量

可以创建测量,用来分析系统在整个运动过程中的各种具体参数,如位置、速度、力等,为改进设计提供资料。创建分析之后即可创建测量,但查看测量的结果则必须有一个分析的结果集,与动态分析相关的测量,一般应在运行分析之前创建。 运动分析通常提供以下测量:

位置、速度、加速度、间隔、Pro/ENGINEER特征、自由度、冗余、时间、主体方向、主体角速度、主体角加速度等。

重复组件分析通常提供以下测量: 位置、间隔(距离)、自由度、冗余、时间、主体方向、主体角速度、主体角加速度、Pro/ENGINEER 特征等。

“机构”----“测量”,进入“测量结果”窗口,在此可新建、编辑、删除、复制测量。载入一个结果集后,选择此结果集,可查看所创建的测量在此结果集的结果。点击窗口左上角的“绘制图形”按钮,将以曲线图表示所选测量在当前结果集中的结果。 示例:创建一个计算系统自由度的测量,步骤如下:

“机构”----“测量”----点击“测量”下方的第一个图标----在“测量定义”窗口的“类型”下选择“系统”----“属性”里选择“自由度”----确定。 测量包括各种类型的测量,每一个测量也有多种计算方法,因此测量是一个内容较多较广的话题,本文只略作介绍,进一步的内容,请兄弟们自己研究或偶下一步再做专讲此内容的教