理论教育 创建运动机构模型的方法与步骤

创建运动机构模型的方法与步骤

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:创建运动机构模型是指在零件设计完成后,采用“连接”的方式来装配零件模型。图2.3.1 “元件放置”操控板在向机构装置中添加一个“连接”元件前,应知道该元件与装置中其他元件间的放置约束关系、相对运动关系和该元件的自由度。下面以图2.3.2所示的连杆机构为例,说明创建运动机构模型的一般过程。图2.3.2 连杆机构模型Stage1.新建装配模型Step1.选择下拉菜单命令,将工作目录设置为D:\creo2.16\work\ch02\ch02.03。

创建运动机构模型的方法与步骤

创建运动机构模型是指在零件设计完成后,采用“连接”的方式来装配零件模型。如果将一个元件以机械约束的方式添加到机构模型中,则该元件相对于依附元件具有某种运动的自由度

添加连接元件的方法与添加固定元件大致相同,进入装配环境后,首先单击978-7-111-42656-1-Chapter02-59.jpg功能选项卡978-7-111-42656-1-Chapter02-60.jpg区域中的“组装”按钮978-7-111-42656-1-Chapter02-61.jpg,并打开一个元件,系统弹出图2.3.1所示的“元件放置”操控板,在操控板的“约束集”列表框中,可看到系统提供了多种“连接”类型(如刚性、销和滑动杆等),各种连接类型允许不同的运动自由度,每种连接类型都与一组预定义的放置约束相关联。例如,一个销钉(Pin)连接需要定义一个978-7-111-42656-1-Chapter02-62.jpg约束和一个978-7-111-42656-1-Chapter02-63.jpg(即平面对齐或点对齐)约束,这样销钉连接元件就具有一个旋转自由度,而没有平移自由度,也就是说该元件可以相对于依附元件旋转,但不能移动。

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图2.3.1 “元件放置”操控板

在向机构装置中添加一个“连接”元件前,应知道该元件与装置中其他元件间的放置约束关系、相对运动关系和该元件的自由度。

“连接”的意义在于:

●定义一个元件在机构中可能具有的运动方式。

●限制主体之间的相对运动,减少系统可能的总自由度。

向装配件中添加连接元件与添加固定元件的相似之处为:

●两种方法都使用Creo的装配约束进行元件的放置。

●装配件和子装配件之间的关系相同。

向装配件中添加连接元件与添加固定元件的不同之处为:

●向装配件中添加连接元件时,定义的放置约束为不完全约束模型。系统为每种连接类型提供了一组预定义的放置约束(如销钉连接的约束集中包含“轴对齐”和“平移”两个约束),各种连接类型允许元件以不同的方式运动。

●当为连接元件的放置选取约束参考时,要反转平面的方向,可以进行反向,而不是配对或对齐平面。

●添加连接元件时,可以为一个连接元件定义多个连接。在一个元件中增加多个连接时,第一个连接用来放置元件,最后一个连接认为是环连接。

●Creo将连接的信息保存在装配件文件中,这意味着父装配件继承了子装配件中的连接定义。

下面以图2.3.2所示的连杆机构为例,说明创建运动机构模型的一般过程。

说明:本章后续有关机构运动仿真与分析的一般操作过程的内容均以图2.3.2所示的模型为范例进行介绍,其内容具有连贯性,请读者合理安排学习时间。

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图2.3.2 连杆机构模型

Stage1.新建装配模型

Step1.选择下拉菜单978-7-111-42656-1-Chapter02-66.jpg命令,将工作目录设置为D:\creo2.16\work\ch02\ch02.03。

Step2.单击“新建”按钮978-7-111-42656-1-Chapter02-67.jpg,在弹出的“新建”对话框中,进行下列操作:

(1)选中978-7-111-42656-1-Chapter02-68.jpg选项组下的978-7-111-42656-1-Chapter02-69.jpg单选项。

(2)选中978-7-111-42656-1-Chapter02-70.jpg选项组下的978-7-111-42656-1-Chapter02-71.jpg单选项。

(3)在978-7-111-42656-1-Chapter02-72.jpg文本框中输入文件名linkage_mech。

(4)通过取消978-7-111-42656-1-Chapter02-73.jpg复选框中的“√”号,来取消“使用默认模板”。

(5)单击该对话框中的978-7-111-42656-1-Chapter02-74.jpg按钮。

Step3.在系统弹出的“新文件选项”对话框(图2.3.3)中,进行下列操作:

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图2.3.3 “新文件选项”对话框

(1)选取适当的装配模板。在模板选项组中,选取978-7-111-42656-1-Chapter02-76.jpg模板命令。

(2)对话框中的两个参数DESCRIPTION和MODELED_BY与PDM有关,一般不对此进行操作。

(3)978-7-111-42656-1-Chapter02-77.jpg复选框一般不用进行操作。

(4)单击该对话框中的978-7-111-42656-1-Chapter02-78.jpg按钮。

完成这一步操作后,系统进入装配模式(环境),此时在图形区可看到三个正交的装配基准平面(图2.3.4)。

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图2.3.4 三个默认的基准平面

Step4.隐藏装配基准。

(1)设置模型树的显示项目。在模型树界面中,选择978-7-111-42656-1-Chapter02-80.jpg命令;在弹出的“模型树项”对话框中,选中978-7-111-42656-1-Chapter02-81.jpg复选框,然后单击对话框中的978-7-111-42656-1-Chapter02-82.jpg按钮。

(2)隐藏基准平面。在模型树中选取基准平面ASM_RIGHT、ASM_TOP、ASM_FRONT并右击,从快捷菜单中选择978-7-111-42656-1-Chapter02-83.jpg命令。

Stage2.增加第一个固定元件:基座(base)零件

Step1.引入基座零件。

(1)单击978-7-111-42656-1-Chapter02-84.jpg功能选项卡978-7-111-42656-1-Chapter02-85.jpg区域(图2.3.5)中的“组装”按钮978-7-111-42656-1-Chapter02-86.jpg(或单击978-7-111-42656-1-Chapter02-87.jpg按钮),在弹出的菜单中选择978-7-111-42656-1-Chapter02-88.jpg选项,如图2.3.6所示。

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图2.3.5 “元件”区域 图2.3.6 “组装”子菜单

978-7-111-42656-1-Chapter02-90.jpg区域及978-7-111-42656-1-Chapter02-91.jpg菜单下的命令说明如下:

978-7-111-42656-1-Chapter02-92.jpg:将已有的元件(零件、子装配件或骨架模型)装配到装配环境中。用“元件放置”对话框,可将元件完整地约束在装配件中。

978-7-111-42656-1-Chapter02-93.jpg(创建):选择此命令,可在装配环境中创建不同类型的元件:零件、子装配件、骨架模型及主体项目,也可创建一个空元件。

978-7-111-42656-1-Chapter02-94.jpg(重复):使用现有的约束信息在装配中添加一个当前选中零件的新实例,但是当选中零件以“默认”或“固定”约束定位时无法使用此功能。

978-7-111-42656-1-Chapter02-95.jpg:选择此命令可将元件不加装配约束地放置在装配环境中,它是一种非参数形式的元件装配。

978-7-111-42656-1-Chapter02-96.jpg:选择此命令,可在活动组件中包括未放置的元件。

978-7-111-42656-1-Chapter02-97.jpg:选择此命令可以向所选的组件添加挠性元件(如弹簧)。

(2)此时系统弹出文件“打开”对话框,选择基座零件模型文件base.prt,然后单击978-7-111-42656-1-Chapter02-98.jpg按钮。此时系统弹出“元件放置”操控板,并在图形区中显示图2.3.7所示的模型。

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图2.3.7 引入基座零件

Step2.完全约束放置基座零件。

(1)在图2.3.8所示的“元件放置”操控板中单击978-7-111-42656-1-Chapter02-100.jpg按钮,隐藏图2.3.7所示的3D拖动轴系。

(2)单击978-7-111-42656-1-Chapter02-101.jpg按钮,在978-7-111-42656-1-Chapter02-102.jpg下拉列表中选择978-7-111-42656-1-Chapter02-103.jpg选项,将元件按默认放置,此时操控板中显示的信息为978-7-111-42656-1-Chapter02-104.jpg,说明零件已经完全约束放置;单击操控板中的978-7-111-42656-1-Chapter02-105.jpg按钮。

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图2.3.8 “元件放置”操控板

说明:

●由于基座零件在机构中是一个固定的主体,所以这里添加978-7-111-42656-1-Chapter02-107.jpg约束(零件坐标系与装配坐标系重合)使其固定即可。

●Step2中的978-7-111-42656-1-Chapter02-108.jpg约束也可以直接在图2.3.8所示的普通装配约束列表中直接选取。

●在默认情况下,978-7-111-42656-1-Chapter02-109.jpg区域显示的是普通装配约束列表,如果在机械连接约束列表中选择一种连接,978-7-111-42656-1-Chapter02-110.jpg区域的显示将会发生变化。

Stage3.添加第一个运动元件:连杆1(rod_1)

Step1.引入连杆1。单击978-7-111-42656-1-Chapter02-111.jpg功能选项卡978-7-111-42656-1-Chapter02-112.jpg区域中的“组装”按钮978-7-111-42656-1-Chapter02-113.jpg,打开名为rod_1.prt的零件,此时出现“元件放置”操控板。

说明:第二个零件引入后,可能与第一个零件相距较远,或者其方向和方位不便于进行约束放置,此时需要将零件移动到合适的位置以便添加约束。

Step2.移动连杆1至合适位置。

(1)在元件放置操控板中单击978-7-111-42656-1-Chapter02-114.jpg按钮,系统弹出图2.3.9所示的“移动”界面。

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图2.3.9 “移动”界面

(2)在978-7-111-42656-1-Chapter02-116.jpg下拉列表中选择978-7-111-42656-1-Chapter02-117.jpg选项。

(3)选取运动参考。在“移动”界面中选中978-7-111-42656-1-Chapter02-118.jpg单选项(在视图平面中移动元件)。

(4)在绘图区单击左键,并移动鼠标,可看到连杆1随着鼠标的移动而平移,将其从图2.3.10中的位置1平移到图2.3.11中的位置2后再次单击左键。

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图2.3.10 位置1 图2.3.11 位置2

说明:

●在“移动”界面的978-7-111-42656-1-Chapter02-120.jpg下拉列表中选择978-7-111-42656-1-Chapter02-121.jpg选项,可以旋转模型。

●在“元件放置”操控板中单击978-7-111-42656-1-Chapter02-122.jpg按钮,显示拖动轴系,拖动轴系中的轴或平面可以移动、旋转模型。(www.daowen.com)

●放置元件时,在不打开978-7-111-42656-1-Chapter02-123.jpg界面的前提下,可以使用快捷键平移和旋转要装配的元件,具体方法是:先同时按住Ctrl键和Shift键,按住鼠标右键并拖动鼠标可以平移模型,按住鼠标左键键并拖动鼠标可以在视图平面内旋转模型,按住鼠标中键并拖动鼠标可以全方位旋转模型。

●在元件放置操控板中,单击978-7-111-42656-1-Chapter02-124.jpg按钮即可打开一个包含要装配元件的辅助窗口(再次单击978-7-111-42656-1-Chapter02-125.jpg按钮即可关闭辅助窗口),如图2.3.12所示。在此窗口中可单独对要装入的元件进行缩放、旋转和平移,这样就可以将要装配的元件调整到方便选取装配约束参考的位置,也可以直接在辅助窗口中选取约束参考。

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图2.3.12 辅助窗口

(5)调整连杆1的位置,将连杆1旋转到图2.3.13所示的方位。

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图2.3.13 旋转连杆1

Step3.创建连杆1和基座之间的“销(Pin)”连接。

(1)在“元件放置”操控板的机械连接约束列表中选择978-7-111-42656-1-Chapter02-128.jpg选项,如图2.3.14所示。

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图2.3.14 “元件放置”操控板

(2)定义“轴对齐”约束。单击操控板中的978-7-111-42656-1-Chapter02-130.jpg按钮,分别选取图2.3.15中的两条轴线(连杆1中孔的中心轴线和基座左侧安装轴的中心轴线)为978-7-111-42656-1-Chapter02-131.jpg约束参考,此时978-7-111-42656-1-Chapter02-132.jpg界面如图2.3.16所示。

(3)定义“平移”约束。分别选取图2.3.15中的两个平面为978-7-111-42656-1-Chapter02-133.jpg约束的参考,以限制连杆在安装轴上平移自由度,此时978-7-111-42656-1-Chapter02-134.jpg界面如图2.3.17所示。

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图2.3.15 创建“销(Pin)”连接

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图2.3.16 “放置”界面

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图2.3.17 “放置”界面

说明:

●如果约束参考选择错误,可以先单击操控板中的978-7-111-42656-1-Chapter02-138.jpg978-7-111-42656-1-Chapter02-139.jpg,在下方的约束参考文本框中单击要替换的对象,重新选取即可。也可以右击要修改的对象,选择“移除”命令将其移除。

●单击界面中的“Connection_1(销)”,可以修改连接的名称,反转连接方向以及更改连接类型,如图2.3.18所示。

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图2.3.18 “放置”界面

Step4.单击操控板中的978-7-111-42656-1-Chapter02-141.jpg按钮,完成“销(Pin)”连接的创建与连杆1的放置,如图2.3.19所示。

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图2.3.19 完成连杆1的放置

Stage4.添加第二个运动元件:连杆2(rod_2)

Step1.引入连杆2。单击978-7-111-42656-1-Chapter02-143.jpg功能选项卡978-7-111-42656-1-Chapter02-144.jpg区域中的“装配”按钮978-7-111-42656-1-Chapter02-145.jpg,打开名为rod_2.prt的零件,此时出现“元件放置”操控板。

Step2.移动连杆2至合适位置。将其从图2.3.20中的位置1平移到图2.3.21中的位置2后再次单击左键。

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图2.3.20 位置1 图2.3.21 位置2

Step3.创建连杆2和基座之间的“销(Pin)”连接。

(1)在“元件放置”操控板的机械连接约束列表中选择978-7-111-42656-1-Chapter02-147.jpg选项。

(2)定义“轴对齐”约束。单击操控板中的978-7-111-42656-1-Chapter02-148.jpg按钮,分别选取图2.3.22中的两条轴线(连杆2中孔的中心轴线和基座右侧安装轴的中心轴线)为978-7-111-42656-1-Chapter02-149.jpg约束参考,此时978-7-111-42656-1-Chapter02-150.jpg界面如图2.3.23所示。

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图2.3.22 创建“销(Pin)”连接

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图2.3.23 “放置”界面

(3)定义“平移”约束。分别选取图2.3.22中的两个平面为978-7-111-42656-1-Chapter02-153.jpg约束的参考,以限制连杆在安装轴上平移自由度,此时978-7-111-42656-1-Chapter02-154.jpg界面如图2。3.24所示。

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图2.3.24 “放置”界面

Step4.单击操控板中的978-7-111-42656-1-Chapter02-156.jpg按钮,完成“销(Pin)”连接的创建与连杆2的放置,如图2.3.25所示。

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图2.3.25 完成连杆2的放置

Stage5.添加第三个运动元件:连杆3(rod_3)

Step1.引入连杆3。单击978-7-111-42656-1-Chapter02-158.jpg功能选项卡978-7-111-42656-1-Chapter02-159.jpg区域中的“装配”按钮978-7-111-42656-1-Chapter02-160.jpg,打开名为rod_3.prt的零件。

Step2.移动连杆2至合适位置。将其从图2.3.26中的位置1平移到图2.3.27中的位置2后再次单击左键。

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图2.3.26 位置1 图2.3.27 位置2

Step3.创建连杆3和连杆1之间的“销(Pin)”连接1。

(1)在“元件放置”操控板的机械连接约束列表中选择978-7-111-42656-1-Chapter02-162.jpg选项。

(2)单击978-7-111-42656-1-Chapter02-163.jpg按钮,选取图2.3.28中的两条轴线为978-7-111-42656-1-Chapter02-164.jpg约束参考,此时978-7-111-42656-1-Chapter02-165.jpg界面如图2.3.29所示。

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图2.3.28 创建“销(Pin)”连接1

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图2.3.29 “放置”界面

(3)选取图2.3.28中的两个平面为978-7-111-42656-1-Chapter02-168.jpg约束的参考,此时978-7-111-42656-1-Chapter02-169.jpg界面如图2.3.30所示。

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图2.3.30 “放置”界面

Step4.创建连杆3和连杆2之间的“销(Pin)”连接2。

(1)在978-7-111-42656-1-Chapter02-171.jpg界面下方单击“新建集”字符,在“元件放置”操控板的机械连接约束列表中选择978-7-111-42656-1-Chapter02-172.jpg选项。

(2)选取图2.3.31中的两条轴线为978-7-111-42656-1-Chapter02-173.jpg约束参考,此时978-7-111-42656-1-Chapter02-174.jpg界面如图2.3.32所示。

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图2.3.31 创建“销(Pin)”连接2

978-7-111-42656-1-Chapter02-176.jpg

图2.3.32 “放置”界面

(3)选取图2.3.31中的两个平面为978-7-111-42656-1-Chapter02-177.jpg约束的参考,此时978-7-111-42656-1-Chapter02-178.jpg界面如图2.3.33所示。

978-7-111-42656-1-Chapter02-179.jpg

图2.3.33 “放置”界面

Step5.单击操控板中的978-7-111-42656-1-Chapter02-180.jpg按钮,完成“销(Pin)”连接的创建与连杆3的放置,如图2.3.34所示。

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图2.3.34 完成连杆3的放置

Stage6.验证机构连接

Step1.再生模型。单击978-7-111-42656-1-Chapter02-182.jpg功能选项卡978-7-111-42656-1-Chapter02-183.jpg区域中的“重新生成”按钮978-7-111-42656-1-Chapter02-184.jpg,再生模型。

Step2.拖动机构。按住Ctrl键和Shift键,拖动连杆1,可以观察机构的连接状况。

Step3.再次再生模型,然后保存机构模型。

说明:采用快捷键拖动机构中的运动元件,可以快速检查机构的装配和运行情况,如果机构不能拖动或拖动时机构发生异常的位置移动,则需要检查机构的连接是否设置正确。

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