【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的基于特征方式， 能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上 。 Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 Pro/Engineer 是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。 Pro/Engineer 是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專用功 能來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、倒角（ Chamfers）和抽空（ Shells）等，采用這種手段來(lái)建立形體，對(duì)于 使用者 來(lái)說(shuō)是更自然，更直觀，無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。 零部件的實(shí)體建模 （ 1）溝槽凸輪的建模 溝槽凸輪零件的三維實(shí)體模型如圖 3— 1 所示： 圖 3— 1 溝槽凸輪 12 （ 2）擺桿的建模 擺桿零件的三維實(shí)體模型如圖 3— 2 所示： 圖 3— 2 擺桿 （ 3）連桿的建模 連桿零件的三維實(shí)體模型如圖 3— 3 所示： 圖 3— 3 連桿 （ 4）滑塊的建模 滑塊零件的三維實(shí)體模型如 圖 3— 4 所示： 圖 3— 4 滑塊 （ 5）機(jī)架的建模 機(jī)架零件的三維實(shí)體模型如圖 3— 5 所示： 圖 3— 5 機(jī)架 裝配原理簡(jiǎn)介與裝配模型的建立 Pro/E 仿真裝配原理介紹 （ 1）裝配模型的配合聯(lián)接信息 裝配體的配合聯(lián)接信息即為構(gòu)成裝配體的所有零部件間的互相關(guān)聯(lián)的信息，它包括三維幾何約束和拓?fù)渎?lián)接關(guān)系。 三維幾何約束就是裝配體內(nèi)各零部件的幾何配合關(guān)系，它把零部件約束在某個(gè)三維幾何空間中，使這些零部件只能在此特定的三維空間中或固定或運(yùn)動(dòng)。裝配體中的各個(gè)零件是不可能孤立存在的，它總是和周圍 的零件有聯(lián)系，各個(gè)零部件是有機(jī)的統(tǒng)一在一起的。只有這樣，裝配體才能完成人們賦予它的預(yù)期功能。零部件間的這種關(guān)聯(lián)性和有機(jī)統(tǒng)一性體現(xiàn)于各個(gè)零部件間的約束之中。這些約束包括設(shè)計(jì)變量約束和三維幾何約束，設(shè)計(jì)變量約束控制裝配體中零件的實(shí)體，三維幾何約束確定零件的位置。 部件和部件之間的幾何空間關(guān)系籠統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一種拓?fù)渎?lián)接關(guān)系，它描述的是一個(gè)零件在另一個(gè)零件的內(nèi)部、外部、上面、下面等的定性關(guān)系和它們相互之間的距離、角度等定量關(guān)系。這種關(guān)系可以通過(guò)約束關(guān)系來(lái)描述，這種約束關(guān)系最終反映到零件的最基本的元素上：一個(gè)裝配約束作用 于兩個(gè)零件，實(shí)質(zhì)上就是約束分屬于兩個(gè)零件上的兩個(gè)幾何元素，這些幾何元素主要有點(diǎn)、直線、 13 二次曲線、平面、二次曲面等，它可以是零件上實(shí)際存在的元素，也可以是零件的延伸或擴(kuò)展，或者說(shuō)是零件的虛擬部分，如基準(zhǔn)和參考元素等。對(duì)這些虛擬元素的約束其實(shí)也就是對(duì)實(shí)體零件的約束。 上面我們論述過(guò)，點(diǎn)、線、面等幾何元素之間的關(guān)系又存在著定性關(guān)系和定量關(guān)系兩種，所以我們又把約束分為定性約束和定量約束。定性約束表示零件間的一種配合性質(zhì)，如兩平面共面，兩軸同線等，是一種零件接觸的關(guān)系，不能用數(shù)量來(lái)描述；定量約束表示零件之間的一種配合 量。如兩平面的距離、兩線間的夾角等，能用數(shù)量來(lái)表達(dá)。定量約束有時(shí)也隱含著定性約束，如兩平面間的距離約束首先必須要求兩平面平行，才可能有平面之間的距離，這種平行約束就是一種定性約束。定性約束不能修改 (Modify) ，只能重新定義（ Redefine)；定量約束的量可以修改，這種定量約束的可變性就是三維幾何約束的動(dòng)態(tài)性。 表 3— 1 面向工程的約束分類 約束類型 約束量 約束元素 同向共面（ Mate） 無(wú) 平面，基準(zhǔn)面 非接觸共面（ Mate Offset） 有 平面，基準(zhǔn)面 同向?qū)R（ Align） 無(wú) 平面，基準(zhǔn)面，邊，軸線 同 向 距 離 對(duì) 齊 （ Align Offset） 有 平面，基準(zhǔn)面，邊，軸線 坐標(biāo)系對(duì)齊（ Coord Sys） 無(wú) 坐標(biāo)系 插入（ Insert） 無(wú) 回轉(zhuǎn)面 同向（ Orient） 無(wú) 平面，基準(zhǔn)面 相切（ Tangent） 無(wú) 平面，基準(zhǔn)面，邊，軸線，回轉(zhuǎn)面 點(diǎn)在線上（ Pnt on Line） 無(wú) 頂點(diǎn)，邊，軸線 點(diǎn)在面上（ Pnt on Srt） 無(wú) 頂點(diǎn)，平面，基準(zhǔn)面 點(diǎn)在邊上（ Edge on Srt） 無(wú) 邊，平面，基準(zhǔn)面 定性約束包括下面幾種：同向共面、反向共面 、共線、共點(diǎn)、線在面內(nèi)、點(diǎn)在線上、點(diǎn)在面上、線面相切；定量約束包括面間距離、面間夾角、線間距離、線間夾角、點(diǎn)點(diǎn)距離、線面距離及夾角、點(diǎn)線距離。我們可以看出，定量約束的量為零時(shí)，定量約束就轉(zhuǎn)化為定性約束，這種性質(zhì)使約束可以替代、簡(jiǎn)化、分解。綜合了以上幾種定性和定量的約束，可以將它們歸納成如表所示的 14 面向工程的約束形式，即為 Pro/E 中提供的裝配約束形式，零部件之間的三維幾何約束信息的總和。三維幾何約束是維系裝配體中各零部件間的空間位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的紐帶。 一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)部件的定位必須由兩個(gè)或兩個(gè)以上的三維約束完成 。這些約束在建立裝配模型，確定零部件在裝配體中的相對(duì)空間位置時(shí)就建立起來(lái)了。它們是裝配模型的重要組成信息之一。 （ 2）裝配模型中的語(yǔ)義信息 裝配模型中的語(yǔ)義信息即附加于裝配模型的一些輔助語(yǔ)義信息，它在裝配模型中也同樣具有比較重要的作用。如：把每個(gè)零部件分類，并冠以不同的類別名稱，這樣便于對(duì)不同類別零部件采取不同的處理方法。裝配工藝路徑規(guī)劃模塊可依據(jù)該語(yǔ)義信息按照一定的判別使序列規(guī)劃更合理更具智能型，如遇到的子裝配體是標(biāo)準(zhǔn)件 (如軸承 )或作為整體的外購(gòu)裝配體，則當(dāng)作不可拆分的零件處理直接拆卸；如遇到聯(lián)接件、緊固 件則應(yīng)當(dāng)首先拆卸。這些分類在實(shí)現(xiàn)裝配規(guī)劃時(shí)有利于提高各個(gè)模塊的運(yùn)算效率。還有零件的材料、重量、體積、重心與熱處理方法等，也是屬于裝配模型中的語(yǔ)義信息。這些信息對(duì)零件的裝配特性有一定的影響，如體積或重量很大的零件其裝配性能差；同樣，體積很小的零件裝配性能也差。 （ 3）裝配規(guī)則 裝配規(guī)劃即裝配工藝規(guī)劃形象的描述，就是指裝配過(guò)程中按要求制定的裝配計(jì)劃，它研究產(chǎn)品裝配體是用什么工具、沿怎樣的路徑、按照怎樣的次序裝配起來(lái)的。 裝配規(guī) 劃研究的重點(diǎn)是裝配過(guò)程設(shè)計(jì)。裝配過(guò)程設(shè)計(jì)相當(dāng)復(fù)雜，它不但要受零部件設(shè)計(jì)的幾何和功能的影響，而且受制造、裝配過(guò)程以及經(jīng)濟(jì)性的影響。由于裝配設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造性相當(dāng)強(qiáng)的過(guò)程，而目前計(jì)算機(jī)的創(chuàng)造能力仍無(wú)法與人的創(chuàng)造能力相比擬，所以，目前的裝配規(guī)劃基本上都是以自動(dòng)裝配規(guī)劃為輔、以計(jì)算機(jī)輔助裝配規(guī)劃為主。用戶在進(jìn)行裝配規(guī)劃時(shí)，可以隨意的調(diào)入任意裝配模型進(jìn)行零部件的拆卸與路徑的調(diào)整，并可以根據(jù)個(gè)人的意愿任意的選擇所要拆卸的零部件數(shù)目，如果用戶不想繼承建模者所建立的裝配模型，也可以很方便的打破原有模型的子裝配體等框架進(jìn)行裝配 。同時(shí)也可以通過(guò)實(shí)時(shí)仿真功能可視化的驗(yàn)證規(guī)劃的合理性與可行性，由于在這個(gè)模塊中采用了一種特殊的動(dòng)畫生成模式，所以在整個(gè)仿真過(guò)程中，整個(gè)界面保持了激活狀態(tài)，便于用戶隨時(shí)調(diào)整視角進(jìn)行觀察。 裝配模型建立 （ 1）設(shè)置工作目錄 依次單擊主菜單中的“文件（ File）”→“設(shè)置工作目錄（ Set Working 15 Directory...）”命令 ,在彈出“選取工作目錄（ Select Working Directory）”對(duì)話框中選擇 *： \? \結(jié)果，單擊 按鈕。 （ 2） 建立新的裝配文件 單擊工具欄中的 （新建） 工具，彈出“新建（ New）”對(duì)話框，在“類型（ Type）”欄選擇“組件（ Assembly）”，在“子類型（ Subtype）”欄選擇 “設(shè)計(jì)（ Design）”，在“名稱（ Name）”處接受默認(rèn)名稱“ asm0001”，取消對(duì)“使用缺省模板（ Use default template）”復(fù)選框的勾選，單擊 按鈕。在出現(xiàn)“新文件選項(xiàng)（ New File Options）”對(duì)話框中選擇“ mmns_asm_design”作為模板，單擊 按鈕，即進(jìn)入裝配環(huán)境，此時(shí)工作區(qū)顯示坐標(biāo)系 ASM_DEF_CSYS及基準(zhǔn)平面 ASM_FRONT、 ASM_RIGHT、 ASM_TOP。 （ 3）裝配零件 ○ 1 單擊工具欄中的 （裝配）工具，在彈出的“打開(kāi)（ Open）”對(duì)話框中選擇 *： \? \結(jié)果→ ，單擊 按鈕。在“元件放置（ Component Placement）”操控板的對(duì)話欄中單擊“約束（ Constraint）”列表，在列表中選擇“缺?。?Default）”項(xiàng)，單擊 （確認(rèn)）按鈕，完成主體零件的放置，如圖 3— 6所示。 圖 3— 6 主題零件的放置 ○ 2 單擊工具欄中的 （ 裝配）工具，在彈出的“打開(kāi)（ Open）”對(duì)話框中選擇 *： \? \結(jié)果→ ，單擊 按鈕。在“元件放置（ Component Placement）”操控板的對(duì)話欄中單擊“預(yù)定義集（ Predefine Set）” 列表，在列表中選擇“銷釘（ Pin）”選項(xiàng)，設(shè)置如圖 3— 7 所示的約束。 圖 3— 7 銷釘約束 單擊 （確認(rèn)）按鈕，完成凸輪的放置，如圖 3— 8 所示。 圖 3— 8 凸輪的放置 ○ 3 單擊工具欄中的 （裝配）工具，在彈出的“打開(kāi)（ Open）”對(duì)話框中選擇 *： \? \結(jié)果→ ，單擊 按鈕。在“元件放置（ Component Placement）”操控板的對(duì)話欄中單擊“預(yù)定義集（ Predefine Set）”列表，在列表中選擇“銷釘（ Pin）”選項(xiàng)，設(shè)置如圖 3— 9 所示的約束。 圖 3— 9 銷釘約束 單擊 （確認(rèn)）按鈕，完成擺桿的放置，如圖 3— 10 所示。 圖 3— 10 擺桿的放置 16 ○ 4 單擊工具欄中的 （裝配）工具，在彈出的“打開(kāi)（ Open）”對(duì)話框中選擇 *： \? \結(jié)果→ ，單擊 按鈕。在“元件放置（ Component Placement）”操控板的對(duì)話欄中單擊“預(yù)定義集（ Predefine Set）”列表，在列表中選擇“銷釘（ Pin）”選項(xiàng)，設(shè)置如圖 3— 11 所示的約束。單擊 （確認(rèn)）按鈕，完成連桿的放置，如圖 3— 12 所示。 圖 3— 11 銷釘約束圖 3— 12 連桿的放置 ○ 5 單擊工具欄中的 （裝配）工具，在彈出的“打開(kāi)（ Open）”對(duì)話框中選擇 *： \? \結(jié)果→ ，單擊 按鈕。在“元件放置（ Component Placement）”操控板的對(duì)話欄中單擊“預(yù)定義集（ Predefine Set）”列表，在列表中選擇“銷釘（ Pin）”選項(xiàng)，設(shè)置如圖 3— 13 所示的約束。 圖 3— 13 銷釘約束 在“元件放置（ Component Placement）”操控板中單擊“放置（ Placement）”上滑面板，單擊該上滑面板中的“新設(shè)置（ New Set）”，然后在對(duì)話欄中單擊“預(yù)定義集（ Predefine Set）”列表，在列表中選擇“滑動(dòng)桿（ Slider）”選項(xiàng)，設(shè)置如圖 3— 14 所示的約束。單擊 （確認(rèn)）按鈕，完成滑塊的放置，如圖 3— 15所示 。 17 圖 3— 14 滑動(dòng)桿約束圖 3— 15 滑塊的放置 本章小結(jié) 本章首先就 Pro/E 軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，然后又對(duì)溝槽凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，最后進(jìn)行機(jī)構(gòu)部零件的實(shí)體建模和裝配。 18 4 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 計(jì)算機(jī)仿真概述 計(jì)算機(jī)仿真的基本概念及特點(diǎn) 計(jì)算機(jī)仿真 (Computer Simulation)是指對(duì)于某個(gè)待研究的系統(tǒng)模型建立其仿真模型進(jìn)而在子計(jì)算機(jī)上對(duì)該仿真模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn) (仿真實(shí)驗(yàn) )研究的過(guò)程。所以計(jì)算機(jī)仿真是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)模 型的實(shí)驗(yàn)去研究一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)。從 20 世紀(jì)80 年代后期開(kāi)始，計(jì)算機(jī)仿真在諸多方面都發(fā)生了十分重大的轉(zhuǎn)變：仿真研究的對(duì)象己由對(duì)連續(xù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向離散事件系統(tǒng)；由重視實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)向重視建模與結(jié)果分析：由強(qiáng)調(diào)并重視與人工智能結(jié)合轉(zhuǎn)向強(qiáng)調(diào)與圖形技術(shù)和對(duì)象技術(shù)結(jié)合，使仿真的交互性大大增強(qiáng)。就應(yīng)用領(lǐng)域方面而言，計(jì)算機(jī)仿真己由航空航天轉(zhuǎn)向制造業(yè)，并從研究制造對(duì)象 (產(chǎn)品 )的動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特性及加工、裝配過(guò)程，擴(kuò)大到研究制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，并進(jìn)一步擴(kuò)大到后勤供應(yīng)、庫(kù)存管理、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的組織、產(chǎn)品測(cè)試等，涉及到企業(yè)制造活動(dòng)的各個(gè)方面?，F(xiàn)代 制造的分布性也使得計(jì)算機(jī)仿真與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了分布式仿真技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、面向?qū)?