16 运动仿真

AIP2008 实战教程 – 16 0 AIP2008 实战教程 – 16 第第 1166 章章 运运动动仿仿真真 11.. 基基本本情情况况 Inventor Professional 运动仿真，能够完成装配下的零部件运动和载荷条件下的动态仿真。 也可以在任何运动状态下将载荷条件输出到应力分析中；能展示运动过程以及某瞬间的动态载荷。 运动仿真处理仅在装配环境下使用，包括： ♦ 可引用运动连接约束库，实施多于Inventor自身装配约束的约束。 ♦ 可定义外力和力矩。 ♦ 可根据与时间相关的位置、速度、加速度、扭矩以及外载荷等工况，实施运动仿真。 ♦ 可创建运动轨迹， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达运动结果。 ♦ 可将结果数据输出成图表或者Excel表。 ♦ 可将运动瞬间的工况结果传递到应力分析模块或ANSYS Workbench。 ♦ 可解析运动中力平衡所产生的条件力。 ♦ 可将Inventor装配约束中符合条件的设置，转换成运动仿真中对应的连接约束。 ♦ 可在定义运动连接时，使用与时间相关的摩擦、阻尼、弹簧等条件。 ♦ 交互使用动态零件运动将动力应用于连接仿真。 按照Inventor自己的解释，运动分析将依据下列规则： ♦ 只能在Inventor装配环境进行操作。 ♦ 使用与每个零件关联的物理特性。 ♦ 浏览器中抑制或未激活的零件处于“空闲”状态，不能参与仿真。 ♦ 原始坐标系原点与仿真坐标系原点重合。 ♦ 默认情况下，零件之间没有运动连接。 ♦ 非柔性子部件被视为单个刚体。包含子部件的单个零件也是刚体，不能在非柔性子部件的 零件之间定义运动连接。 图 16-1 进入界面 ♦ 因为零件是刚体，且在连接中处于空闲状态，所以可以对机械装置 进行过约束。例如，如果指定约束一个自由度，而该自由度已经受 到另一个现有连接的约束。 进入Inventor运动仿真模块需作如下操作：打开一个需要进行运动仿真 的装配文件，在 “应用程序”菜单下选择“运动仿真”，即可进入Inventor 运动仿真界面。参见图16-1所示。 22.. 基基础础参参数数 在切换到运动仿真环境中之后，一般要设置一些基础参数。先点击工具面板上的 “运动仿 真设置”按钮，会弹出对话框，参见图16-2。 当“自动更新已转换的连接”处于激活状态时，Inventor会在进入运动仿真模块后，自动把装 配约束转换为标准连接，但同时用户也不能再添加标准连接了，也就是不能添加后面所讲的“基本 运动约束”。如果通过清除该框来禁用“自动更新已转换的连接”，系统会显示一条消息警告用户将 删除所有已转换的连接，此后用户可以添加标准连接，如果有装配约束，也可以通过“转换装配约 束”手动转换装配约束。 点击 按钮，之后在图16-2的界面中将角速度输入规则改变成“rpm”量纲，这才是机械 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 中最为常用的单位制。 “三维框架”的“Z 轴大小”是用来设置三轴架在图形区中的显示大小，一般设置成 20 比较 合适。在条件设置中，这个三轴架是个很重要的参考，其中有绿色和黄色两套，分别代表未来操控 中经常见到的蓝色和黄色零件；三轴架上，一个箭头是 X 方向，两个和三个箭头是 Y 和 Z 方向。 1 AIP2008 实战教程 – 16 33.. 基基本本运运动动约约束束 在运动仿真中， Inventor 默认情况下会自动将 装配中的约束转换成基本运动约束，但却不能再添加 基本运动约束。因此读者在看这节时，可以把运动仿 真设置中的“自动更新已转换的连接”禁用，这样就 可以手动添加基本运动约束。 3.1 旋转运动(Revolution) 参见图 16-3，参见 16-01C.IAM。其中： ♦ 约束特点： 名称：旋转；被约束的自由度数：5；约束要素： Z1=Z2 O1=O2 ♦ Z轴： 指定这个零件运动坐标系的 Z 轴。可以是工作 轴，也可以是任何可能确定一根轴的几何结构；例如： 圆柱面、圆锥面等… ♦ 原点： 在选定 Z 轴之后，指定这个零件运动坐标系的原 点位置。任何与 Z 轴不平行的平面或者可以定义一个 点的几何要素都可用；例如：端面、平面、圆弧棱边… 图 16-2 运动仿真设置 图 16-3 旋转运动 ♦ X轴： 这不是旋转运动约束的必要条件，而是控制剩余自由度，两零件初始位置的条件，后来会用到 这个条件完成旋转运动的驱动设置… ♦ 与Inventor的装配约束相关： 插入，以及轴线+端面对准，可直接被继承为“旋转”。 2 AIP2008 实战教程 – 16 3.2 平移运动(Prismatic) 参见图 16-4，其中的图标按钮操作规则与旋转运动雷同。与通常的“平移”有所不同的是： 这里所说的平移，将是沿着所指定 Z轴方向的直线运 动，并非统称意义上的“在平面上作运动、包括可能 的沿着曲线运动”；所以，精确的描述应当是“沿直 线平移”。参见 16-02c.IAM。 ♦ 约束特点： 名称：平移；被约束的自由度数：5；约束要素： X1Y1Z1=X2Y2Z2（坐标轴方向相同）， O2落在O1Z1线上 ♦ Z轴： 指定零件运动的直线轨迹位置的 Z轴。可以是工 作轴，也可以是任何可能确定一根轴的几何结构；例 如：圆柱面、圆锥面等… ♦ 原点： 在选定 Z 轴之后，指定这个零件运动坐标系的原 点位置。任何与 Z 轴不平行的平面或者可以定义一个 点的几何要素都可用；例如：端面、平面、圆弧棱边… ♦ X轴： 这不是平移运动约束的必要条件，而是控制剩余 自由度，两零件初始位置转角条件… ♦ 与Inventor的装配约束相关： 对于 16-02.IAM 这样的情况，就不容易直接使用运动关系了，因为不可能直接找到 Z 轴… 两个不平行的端面对准可以转换成平移运动。 图 16-4 平移运动 图 16-5 圆柱运动 3.3 圆柱运动(Cylindrical) 参见图 16-5。 ♦ 约束特点： 名称：圆柱运动；被约束的自由度数：4；约束 要素：Z1=Z2 ♦ Z轴： 指定这个零件运动坐标系的 Z 轴。可以是工作 轴，也可以是任何可能确定一根轴的几何结构；例如： 圆柱面、圆锥面甚至是棱边… ♦ 原点： 在选定 Z 轴之后，指定这个零件运动坐标系的原 点位置，这不是圆柱运动约束的必要条件。 ♦ X轴： 这不是圆柱运动约束的必要条件，而是控制剩余 自由度，两零件初始位置转角条件… ♦ 与Inventor的装配约束相关： 参见 16-03.IAM 这样的情况，利用“线-线重合” 的约束结果，可以被解释成圆柱运动。 3.4 球面运动(Spherical) 参见图 16-6。 ♦ 约束特点： 名称：平移；被约束的自由度数：3；约束要素：O1 = O2 可见，球面运动比柱面运动又减少一个自由度的约束。 3 AIP2008 实战教程 – 16 ♦ 点： 两者的约束点。 ♦ Z轴/X轴： 这不是球面运动约束的必要条件，而是控制剩余自由度… ♦ 与Inventor的装配约束相关： 参见 16-04.IAM 这样的情况，利用“点-点重合”的约束结果，可以被解释成球面运动；至于 到底是不是有“球面”介入并无关系… 图 16-6 球面运动 图 16-7 平面运动 3.5 平面运动(Planar) 参见图 16-7。 ♦ 约束特点： 名称：平面运动；被约束的自由度数：3；约束要素：Y1=Y2和 O2落在O1X1Z1面上 这是典型的平动，包括移动和转动。实际上只有选定的两个平面的贴合。 ♦ 平面： 两者的贴合平面。 图 16-8 点-线运动 ♦ 原点/X轴： 这不是平面运动约束的必要条件，而是控制剩余 自由度… ♦ 与Inventor的装配约束相关： 参见 16-05.IAM，利用“面-面贴合”的约束结 果，可以被解释成平面运动。 3.6 点-线运动(Point-Line) 参见图 16-8。 ♦ 约束特点： 名称：点-线运动；被约束的自由度数：2；约束 要素：O2落在O1Z1线上 即一个“点”沿着一条“直线”平动。 ♦ Z轴/点： 两者运动的直线路径和装配到线的点。 4 AIP2008 实战教程 – 16 ♦ 其他： 这不是运动约束的必要条件，而是控制剩余自由度… ♦ 与Inventor的装配约束相关： 参见 16-06.IAM，在 Inventor 中利用“点-线”的装配约束结果同样具有这种特性。 3.7 线面运动(Line-Plane) 参见图 16-9。 ♦ 约束特点： 名称：线-面运动；被约束的自由度数：2；约束要素：O2Z2落在O1X1Z1面上 零件上的一条直线，落在另一个零件的平面上平动。 ♦ 平面/Z轴： 两者运动的贴合面和贴在面上的直线。 ♦ 其他： 这不是运动约束的必要条件，而是控制剩余自由度… ♦ 与Inventor的装配约束相关： 参见 16-07.IAM，在 Inventor 中利用“面-线”的装配约束同样具有这种特性，可以被解释为 线面运动。 3.8 点面运动(Point-Plane) 参见图 16-10。 ♦ 约束特点： 名称：点-面运动；被约束的自由度数：1；约束要素：O2 落在面O1X1Z1上。 零件上的一个点，落在另一个零件的平面上平动。 ♦ 平面/Z轴： 两者运动的贴合面和贴在面上的直线。 ♦ 其他： 这不是运动约束的必要条件，而是控制剩余自由度… ♦ 与Inventor的装配约束相关： 参见 16-08.IAM，目前在 Inventor 中利用“点在面上”的约束结果虽然同样具有这种特性， 可以被解释成点-面运动。 图 16-9 线-面运动 图 16-10 点-面运动 5 AIP2008 实战教程 – 16 3.9 自由运动(Spatial) 参见图 16-11。 ♦ 约束特点： 名称：空间自由运动；被约束的自由度数：0；约束要素：无 零件间没有约束。 ♦ 实体： 选择相对没有任何约束的两个零件。 ♦ 其他： 这不是运动约束的必要条件，而是控制剩余自由度… ♦ 与Inventor的装配约束相关： 参见 16-09.IAM，目前在 Inventor 中没有这种装配约束。只能在仿真中添加… 3.10 固定(Welding) 参见图 16-12。 ♦ 约束特点： 名称：焊接；被约束的自由度数：6；约束要素： O1X1Y1Z1 = O2X2Y2Z2 （坐标系重合） 零件间完全固定而不可相对运动。参见 16-10.IAM， ♦ 与Inventor的装配约束相关： 在 Inventor 中的全约束装配，在运动仿真中被解释为“焊接”。 图 16-11 自由运动 图 16-12 固定 44.. 机机构构运运动动约约束束 4.1 齿轮齿条(Rl Cylinder on Plane) 实际上是在添加“一个圆柱沿着一条直线/一个圆沿着一个平面/一个圆柱沿着一个平面滚动” 的运动约束；可以理解为齿轮的节圆与齿条节线之间的运动关系，并不要求一定是齿轮齿条构造。 参见 16-11.IAM 和图 16-13。 ♦ 约束特点： 必须有一个运动约束确定两者的基本位置，例如例子中的“平面运动”；大多数情况下需要使 用“滚动+相切”的方式，否则另加相切约束。 6 AIP2008 实战教程 – 16 其中，名字前缀 Rl 是 Rolling(滚动)的意思。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： 不能继承 Inventor 中“运动约束”下的“转动-平动”装配约束，虽然两者应当是完全对应的。 否则出现图 16-14 的提示。所以，只好在运动仿真中重新添加。 图 16-13 齿轮齿条运动 图 16-14 出错提示 图 16-15 外齿轮啮合运动 4.2 外齿轮(Rl Cylinder on Cylinder) 实际上是在添加“一个圆柱沿着另一个圆柱（或者 圆）滚动”的运动约束；可以理解为两个齿轮的节圆外 切的运动关系，并不要求一定是齿轮构造。参见 16-12.IAM 和图 16-15。 ♦ 约束特点： 必须有一个运动约束确定两者的基本位置，例如例 子中的中心距草图；大多数情况下需要使用“滚动+相切” 的方式，否则另加相切约束。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： 不能继承 Inventor 中“运动约束”下的“转动”装 配约束，虽然两者应当是完全对应的。所以，只好在运 动仿真中重新添加。 4.3 内齿轮(Rl Cylinder in Cylinder) 实际上是在添加“一个圆柱沿着另一个圆柱（或者 圆）滚动”的运动约束；但不能理解为内齿轮啮合运动， 它仅仅是内圆柱在外圆柱内滚动，而外圆柱不会运动。 可以参见图 16-16 上的示意图与 16-13.IAM。 因此这个所谓的内齿轮啮合运动并非是用户所需要的，可以这么说在 Inventor 运动仿真不能 够添加内齿轮啮合的运动约束。而这点却可以在装配环境下做到，用户可以使用“转动”约束来模 拟内齿轮啮合的运动，而且可以指定传动比。 ♦ 约束特点： 必须使外部零件不能够平面移动（转动或固定），而内部零件可以平面移动，这时候就可以添 加这个运动约束。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： 7 AIP2008 实战教程 – 16 不能继承 Inventor 中“运动约束”下的“转动－相切”装配约束，所以，只好在运动仿真中 重新添加。 图 16-16 内齿轮啮合运动 4.4 凸轮滚子运动(Rl Cylinder Curve) 平面凸轮－圆柱滚子，这应当很容易理解。在后面的连接中也有一个凸轮－滚子运动。这两者 的区别在于前者的滚子是可以转动的，而后者滚子是不能转动的。严格的说后者根本没有滚子，只 是杆的末端是圆弧面，在运动仿真中，前者属于滚动连接，后者属于滑动连接。参见图 16-17、图 16-18 和 16-14.IAM。 ♦ 约束特点： 必须有一个运动约束确定两者的基本位置。例如例子中的中心距草图。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： 不能继承 Inventor 中“过渡”，虽然两者应当是对应的。所以，只好在运动仿真中重新添加。 图 16-17 凸轮滚子运动 图 16-18 插入连接 8 AIP2008 实战教程 – 16 4.5 皮带运动(Belt) 平皮带类似的传动关系，参见图 16-19 及 16-15.IAM。很容易理解和使用。 ♦ 约束特点： 注意：其中“同向”和“交叉”是设置皮带的连接状态。 必须有一个运动约束确定两者的基本位置。例如例子中的中心距草图。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： 不能继承 Inventor 中“运动”-“转动”，虽然与这里的结果应当是完全对应的。只好在运动 仿真中重新添加。 4.6 平面锥齿轮啮合(Rl Cone on Plane) 实际上是“圆锥在平面上滚动”的关系，参见图 20。 ♦ 约束特点： 尚未成功，总是不能自已完成两者相切的约束，又不能继承 Inventor 中的相切。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： 不能继承 Inventor 中的同类装配约束。参见 16-16.IAM。 4.7 锥齿轮外啮合(Rl Cone on Cone) 实际上是“圆锥在圆锥上外切并滚动”的关系，参见图 16-21 和 16-17.IAM。 ♦ 约束特点： 选定圆锥体的时候，“反向”按钮可以确定大端或者小端，两者都应当用大端。其他的必要位 置与运动约束，需要另外添加。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： 不能继承 Inventor 中的同类装配约束。 4.8 锥齿轮内啮合(Rl Cone in Cone) 实际上是“圆锥在圆锥上内切并滚动”的关系，参见图 16-22 和 16-18.IAM。 ♦ 约束特点： 要添加锥齿轮内啮合，必须先给两个圆锥添加旋转运动约束。选定圆锥体的时候，“反向”按 钮可以确定大端或者小端，两者都应当用大端。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： 图 16-19 皮带连接 同向 交叉 图 16-20 平面锥齿轮 9 AIP2008 实战教程 – 16 不能继承 Inventor 中的同类装配约束。 图 16-22 锥齿轮内啮合 图 16-21 锥齿轮外啮合 4.9 螺旋运动(Screw) 很容易理解和使用。见图 16-23。不需要零件上真的有螺纹结构。 ♦ 约束特点： 在添加螺纹运动约束之前，必须要有圆柱运动约束。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： 不能继承 Inventor 中的同类的组合装配约束。参见 16-19.IAM，并驱动“主动转动”约束。 4.10 蜗轮副运动(Worm Gear) 很容易理解和使用。见图 24。不需要零件上真的有轮齿结构。 ♦ 约束特点： “螺距(Pitch)”并不是蜗轮副运动的主要参数，但其确实表示的是单头蜗杆的螺距。改变这 个值可以改变蜗轮蜗杆的速比。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： 不能继承 Inventor 中的同类的组合装配约束。参见 16-20.IAM，驱动“蜗杆转动”约束。 图 11-23 螺旋运动 图 11-24 蜗轮副运动 10 AIP2008 实战教程 – 16 4.11 平面圆柱运动(Sl Cylinder on Plane) 参见图 16-25、16-21.IAM，与齿轮齿条运动(RL Cylinder on Plane)类似，仅不计算两者的强制 滚动关系。 其中，名称前缀 Sl 是 Sliding(滑动)的意思。 4.12 圆柱-圆柱外滚动(Sl Cylinder on Cylinder) 参见图 16-26、16-22.IAM，与齿轮外啮合运动(RL Cylinder on Cylinder)类似，仅不计算两者的 滚动关系。可见，无论是原文还是实际结果，都没有“滚”的含义。 4.13 圆柱-圆柱外滚动(Sl Cylinder in Cylinder) 参见图 16-27、16-23.IAM,与齿轮齿条运动(RL Cylinder in Cylinder)类似，仅不计算两者的滚动 关系… 图 16-25 平面圆柱运 图 16-26 圆柱-圆柱外滚动 图 16-27 圆柱-圆柱内滚动 4.14 凸 轮 滚 子 运 动 (Sl Cylinder Curve) 参见“4.4 凸轮滚子运动”的说明。参见 16-24.IAM。 4.15 圆槽滚子运动(Sl Point Curve) 参见图 16-28，实际上是“点在曲线上”的约束， 与槽和滚子无关。参见 16-25.IAM。 ♦ 约束特点： 目前非常遗憾，不支持急迫需要的、对于三维封 闭曲线的支持。所以实际上这还是个二维的功能… 参见 12-25a.IAM。 ♦ 与Inventor的装配约束相关： Inventor 装配环境中一直没有这种约束类型 图 16-28 圆槽滚子运动 11 AIP2008 实战教程 – 16 55.. 其其他他 5.1 弹簧、阻尼和千斤顶(Spring/Damper/Jack) 在选定的两个点之间，添加弹簧类原始条件。参见图 16-29。 5.2 接触集合(3D Contact) 与 Inventor 的接触集合类似，参见图 16-30、16-26.IAM。但不能将 Inventor 的接触集合转 换成这种。 接触几何表现的并不是很好，例 11-27.IAM，将不能够做出符合实际的结果。 16-30 接触集合 16-29 弹簧、阻尼和千斤顶 66.. 转转换换 IInnvveennttoorr 的的装装配配约约束束((CCoonnvveerrtt AAsssseemmbbllyy CCoonnssttrraaiinnttss)) 虽然表面上两者在一个环境下，但是从界面到操作 风格、从基本概念到相互转化，两者有着很大的区别。 一些常用的装配约束可以被运动仿真识别，也有不少不 能识别。 Inventor默认情况下会自动将能够转换的装配约束 转换成运动约束。如果将“运动仿真设置”中的“自动 更新已转换的连接”项禁用，就可以自己手动转换装配 约束。 转换的方法是： 进入运动仿真环境，启用 “转换装配约束”, 参见图 16-31,选择了两个零件之后，会把现有的新装配 约束列在“配合”列表中，一开始列表项目的前边是空 的方框，需要转换哪个，就点击方框成为有对号的样子； 而仿真模块就计算这个选择，看是否能转换下来。 如果能，就会在“连接”栏目中列出可能的结果， 如果满意，就“应用”，并继续这个操作；或者“确定” 结束。 图 16-31 转换装配约束 12 AIP2008 实战教程 – 16 如果仿真模块不能识别这个约束，将弹出消息框说明结果。因为 Inventor、运动仿真和我们， 在同一个事物上的概念都有区别，这种不能转换的情形也就可以理解了… 77.. 约约束束的的驱驱动动和和设设置置 所有的运动约束都可以被驱动。 7.1 机构原动力问题 任何复杂的机构，都会有一个“原动力”，比较常见的是定速的直线移动（例如油缸、齿轮齿条） 或者定速转动（例如电机、油马达）。在运动仿 真中，会有某个被驱动的运动约束在充当实际上 的原动力角色，而其他部分遵从现有的约束，做 出必要的跟随动作。任何一个运动约束，都会限 制一个以上的自由度，被限制的自由度当然是不 能驱动的；而剩余自由度都是可驱动的，只要这 些驱动不会相互矛盾。例如在 16-19.IAM 中，在 浏览器中选定“n°1 圆柱 16-035:1 16-036:1”， 并在右键菜单中选定“特性(P)”,将弹出图 16-32 的界面，其中： 图 16-32 驱动设置 7.2 常规选项卡 ♦ 抑制铰链： 在运动仿真中，很多地方出现了很多“铰链” 一词，这是翻译的错误，应该是约束或者连接。 打开此开关，这个运动约束将被抑制，否则不抑 制。 ♦ 锁定自由度： 关闭此开关，这个运动未被约束的自由度有效，否则将会锁定全部自由度。 ♦ 类型： 将显示连接类型名称。 ♦ 显示： 外力作用下（如果已经添加），机构瞬间力以所依附零件的参考坐标系为基准、呈矢量显示。 力/转矩：在图形窗口中显示的开关。比例： 调整矢量显示大小的比例。颜色：矢量的颜色。 7.3 自由度选项卡-初始条件 运动约束的剩余自由度，会有同样多个数量的 “自由度 xxx”选项卡出现。每个这类选项卡中， 都有“编辑初始条件”的功能。见图 16-33。 ♦ 名称和表达 在选项卡名称中，会有 T或者 R 的注释，其中 T 是移动、而 R 是转动。选定了某选项卡，在图形 窗口会有相关的标记被显示。但是不太醒目，可以 在“运动仿真设置”功能中，将“三轴架”-“Z 轴大”的参数加大。 ♦ 位置 初始位置参数，默认的是当前的值，可以对其 进行调整，造成不同的相对位置关系。可见，剩余 自由度实际上也并非完全自由，也可以设置条件。如果“锁定”，这个剩余自由度将被闲置，可能 16-33 编辑初始条件 13 AIP2008 实战教程 – 16 造成机构不能长长运动的结果。 ♦ 速度 如果禁用“已计算”，则需要给定速度。如果给定，这个剩余自由度将具有原动力的能力。对 于旋转，单位为弧度/秒；对于平移，则为毫米/秒。 ♦ 边界 为运动计算设置“刚度”、“阻尼”和“位置”值。其中“最小值”和“最大值”设置要检查 的边界极限。 7.4 自由度选项卡-约束 ♦ 启用约束条件 参见图 16-34，根据这个自由度的性质，建立连接约束中的相关条件，否则成为无条件的自由 度。 图 16-34 编辑约束条件 ♦ 力和扭矩的常量输入 参见图 16-34 右侧，所指位置可以展开成两种输入方式：“常量”，就是输入力或者扭矩的数值， 图 16-35 图示器 选择参考 14 AIP2008 实战教程 – 16 而单位已经列出了。 ♦ 力和扭矩的图形输入 对于“输入图示器”，则弹出图 16-35 的界面。这是个十分复杂的界面。其中： 图形区域 点击“选择参考”按钮（比较隐蔽），展开现有条件浏览器，为图形输入准备参考变量。选中 图形的特定区域后，该区域将以黄色显示。根据需要设定点。在图形或要添加、删除、锁定、解锁 的点上单击鼠标右键。 起始点 输入对象的精确点坐标。 结束点 输入某个区域的终点的坐标。 选择扇区的特性 当考虑对扇区定义的法则时使用。如果该区域没有任何条件，请选择“激活”。这 是默认值。 条件 对于力，如果条件被验证，则应用力。对于驱动条件，存在自由条件。如果条件 被验证，则自由度被释放。 如果不考虑该区域的任何条件，请选择自由。对于驱动条件法则，这是释放 DOF 的一种方式。 选择条件以定义条件。单击“定义条件”按钮以设定应用条件。单击变量将打开 变量浏览器。等于给出一列关键字，例如等于、大于或等于、小于或等于。单击 值将打开用于设置值的数字字段。单击加号图标 (+) 可以添加条件行。单击减号 图标 (-) 可以删除条件行。单击复选标记图标可以确认删除。 数学函数和参数 选择适当的函数以指定给曲面区域：线性、立方、摆线、正弦、多项式、谐波、 修正正弦、修正梯形、样条曲线或公式。 7.5 自由度选项卡-驱动 参见图 16-36，可以驱动此约束作为原动力驱动整个机构运动。选择不同的参数（位置、速度、 加速度）来驱动约束，并可以在图形区域设置这些参数的图形曲线。 图 16-36 编辑驱动条件 88.. 外外部部载载荷荷((FFoorrccee)) 8.1 定义重力 运动仿真环境中，默认情况下是没有重力的。若要添加重力，需在 运动仿真的浏览器中，选择“外部载荷”目录下的“重力”，在右键菜 单中选择“定义重力”。参见图 16-37。 图 16-37 定义重力 15 AIP2008 实战教程 – 16 选择了“定义重力”后，将弹出对话框，将“抑制”选项禁用，就可以定义重力了。参见图 16-38。定义重力有两种方式： ♦ 图元 选择“图元”后，图元区域可用。选择几何图元指定重力的方向，并输入重力的大小 注意：选择的图元必须属于固定的零部件。否则 Inventor 会报错，参见图 16-39。 ♦ 零部件 选择“零部件”后，零部件区域可用。Inventor 会在模型中显示出一个坐标系，默认的情况下 重力的方向沿 Z 轴正方向，用户可以通过在“零部件”区域输入值来改变重力的方向和大小 图 16-38 “重力”对话框 图 16-39 警示 8.2 添加力 在运动仿真工具面板中点击 按钮，或是在运动仿真浏览器其中选择“外部载荷”，在右键 菜单中选择“添加力”，都可为模型添加作用力。 在“力”对话框中，可以选择图元指定力的位置。输入力的大小可以通过输入值的方法也可在 图示器中设置。在“更多选项”中，还可以以分力的形式添加力。参见图 16-40。 8.3 添加扭矩 在运动仿真工具面板中点击 按钮，或是在运动仿真浏览器其中选择“外部载荷”，在右键 菜单中选择“添加扭矩”，都可为模型添加扭矩。 “扭矩”对话框与“力”对话框极为相似，这里就不介绍了。参见图 16-41。 图 16-40 “力”对话框 图 16-41 “扭矩”对话框 16 AIP2008 实战教程 – 16 99.. 综综合合实实例例 9.1 实例 1 如图 16-42 所示机构 1，在装配环境中完成装 配后，进入到运动仿真环境，Inventor 默认将装 配约束全部转换成基本运动约束，因此在不需要 添加任何其他约束，机构在运动仿真中就能够运 动了。参见 16-28.IAM. 为了向读者演示添加基本运动约束的过程， 这里将“运动仿真设置”中的“自动更新已转换 的连接”禁用，从而手动添加基本运动约束。操作步骤如下： 图 16-42 机构 1 1. 打开装配文件 16-28a.IAM，进入到运动仿真环境。为了方便添加运动约束，文件中没有添加 任何装配约束。 2. 为零件 16-52 与零件 16-57 添加“焊接连接”。 3. 为零件 16-53 与零件 16-57 添加“旋转运动”。 4. 为零件 16-56 与零件 16-53 添加“焊接连接”。 5. 为零件 16-53 与零件 16-54 添加“旋转运动”。 6. 为零件 16-55 与零件 16-54 添加“旋转运动”。 7. 为零件 16-55 与零件 16-52 添加“线面运动”。 8. 设置n。2 旋转运动的驱动。 9. 在仿真面板中点击播放。 详细的操作过程见 001.AVI 9.2 实例 2 如图 16-43 所示机构 2，由电机带动小齿轮转动，大齿轮带动丝杠转动，从而使丝杠螺母向前 移动。在装配环境下完成装配后，进入运动仿真环境。Inventor 自动将装配约束转换成基本运动约 束。但需要添加外齿轮啮合运动和螺旋运动。具体的操作过程参见 002.AVI,结果见 16-29c.IAM. 图 16-43 机构 2 9.3 实例 3 如图 16-44 所示机构 3，这是一个简化的凸轮槽机构，图中的 曲线代表凸轮槽。杆的一点将在凸轮槽内运动。这个机构可以用 圆槽－滚子运动来定义。在这里我们将使用二维接触和弹簧运动 来完成这个运动。具体的操作过程参见 003.AVI。 图 16-44 机构 3 在视频文件中，先使用圆槽滚子运动来定义机构的运动。接 着将圆槽滚子运动约束删除，然后加上了“二维接触”约束。在 添加“弹簧”约束之前，先对机构做了运动演示，读者可以看出 在没有 “弹簧”约束时，机构的运动是达不到预期的效果的，由 此可以看出“弹簧”约束的作用。结果参见 16-30.IAM。 17 AIP2008 实战教程 – 16 9.4 实例 4 图 16-45 机构 4 如图 16-45 所示机构 4，这是一个圆柱凸轮机构。第十 章也介绍过这个机构，在装配环境下，如果使用接触集合， 不能使这个机构运动。在运动仿真环境下，如果添加圆槽滚 子运动，同样也不能使这个机构运动的。在这里我将用运动 仿真下的接触集合（3D Contact）来完成这个机构的运动。 打开 16-31\014e.IAM 文件。进入运动仿真环境。这时 Inventor 已经将把装配约束转换成了基本运动约束。为机构 添加接触集合。然后设置“n°1 旋转运动”的驱动。这个机 构就可以运动了。 在播放时，由于程序计算量比较大，因此机构运动的比较慢。但生成动画后机构运动的会很流 畅。参见文件 16-31\014e.AVI。 详细的操作过程见 004.AVI。 18 第16章 运动仿真 1. 基本情况 2. 基础参数 3. 基本运动约束 3.1 旋转运动(Revolution) 3.2 平移运动(Prismatic) 3.3 圆柱运动(Cylindrical) 3.4 球面运动(Spherical) 3.5 平面运动(Planar) 3.6 点-线运动(Point-Line) 3.7 线面运动(Line-Plane) 3.8 点面运动(Point-Plane) 3.9 自由运动(Spatial) 3.10 固定(Welding) 4. 机构运动约束 4.1 齿轮齿条(Rl Cylinder on Plane) 4.2 外齿轮(Rl Cylinder on Cylinder) 4.3 内齿轮(Rl Cylinder in Cylinder) 4.4 凸轮滚子运动(Rl Cylinder Curve) 4.5 皮带运动(Belt) 4.6 平面锥齿轮啮合(Rl Cone on Plane) 4.7 锥齿轮外啮合(Rl Cone on Cone) 4.8 锥齿轮内啮合(Rl Cone in Cone) 4.9 螺旋运动(Screw) 4.10 蜗轮副运动(Worm Gear) 4.11 平面圆柱运动(Sl Cylinder on Plane) 4.12 圆柱-圆柱外滚动(Sl Cylinder on Cylinder) 4.13 圆柱-圆柱外滚动(Sl Cylinder in Cylinder) 4.14 凸轮滚子运动(Sl Cylinder Curve) 4.15 圆槽滚子运动(Sl Point Curve) 5. 其他 5.1 弹簧、阻尼和千斤顶(Spring/Damper/Jack) 5.2 接触集合(3D Contact) 6. 转换Inventor的装配约束(Convert Assembly Constraints) 7. 约束的驱动和设置 7.1 机构原动力问题 7.2 常规选项卡 7.3 自由度选项卡-初始条件 7.4 自由度选项卡-约束 7.5 自由度选项卡-驱动 8. 外部载荷(Force) 8.1 定义重力 8.2 添加力 8.3 添加扭矩 综合实例 9.1 实例1 9.2 实例2 9.3 实例3 9.4 实例4