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第12章 机械CAE分析
运动仿真及有限元分析的意义
12.1
Pro/E机构运动仿真分析
12.2
Pro/E有限元分析
12.3
【学习目标】
了解机构运动仿真及有限元分析的意义
理解CAE分析的内涵与实质
了解Pro/E中CAE分析模块的操作方法
12.1 运动仿真及有限元分析的意义
随着机械零部件行业的迅速发展和市场竞争的日益激烈，如何提高产品品质、增强产品的市场竞争能力、缩短产品开发周期、降低成本已成为企业十分重视的问题。
现代化的开发手段是提高企业竞争力的重要保证。
12.2 Pro/E机构运动仿真分析
1 运动仿真模块功能
在建立机械设计模型后设计者往往需要通过虚拟的手段，利用软件模拟所设计的机构，达到在虚拟的环境中模拟现实机构运动的目的，这就是机构运动仿真的含义。
工具栏的每一个图标与下拉菜单的每一个选项相对应。
用户既可以直接单击快捷工具栏图标进行相关操作，也可以通过菜单选择进行操作。
如图12-4所示的部分工具栏图标功能的含义如下。
2 运动仿真模块工具栏
在装配环境下定义机构的连接方式后，单击菜单栏中【应用程序】→【机构】命令，如图12-1所示。
系统进入机构模块环境，呈现如图12-2所示的机构模块主界面：模型树增加了如图12-3所示“机构”一项内容，窗口右边出现如图12-4所示的工具栏图标。
图12-1 进入机构模块环境
连接轴设置：打开“连接轴设置”对话框，使用此对话框可定义零参照、再生值以及连接轴的限制设置。
凸轮：打开“凸轮从动机构连接”对话框，使用此对话框可创建新的凸轮从动机构，也可编辑或删除现有的凸轮从动机构。
槽：打开“槽从动机构连接”对话框，使用此对话框可创建新的槽从动机构，也可编辑或删除现有的槽从动机构。
齿轮：打开“齿轮副”对话框，使用此对话框可创建新的齿轮副，也可编辑、移除复制现有的齿轮副。
伺服电动机：打开“伺服电动机”对话框，使用此对话框可定义伺服电动机，也可编辑、移除或复制现有的伺服电动机。
执行电动机：打开“执行电动机”对话框，使用此对话框可定义执行电动机，也可编辑、移除或复制现有的执行电动机。
弹簧：打开“弹簧”对话框，使用此对话框可定义弹簧，也可编辑、移除或复制现有的弹簧。
图12-2 机构模块下的主界面
图12-3 模型树菜单
图12-4 工具栏图标
阻尼器：打开“阻尼器”对话框，使用此对话框可定义阻尼器，也可编辑、移除或复制现有的阻尼器。
力/扭矩：打开“力/扭矩”对话框，使用此对话框可定义力或扭矩，也可编辑、移除或复制现有的力/扭矩负荷。
重力：打开“重力”对话框，可在其中定义重力。
初始条件：打开“初始条件”对话框，使用此对话框可指定初始位置快照，并可为点、连接轴、主体或槽定义速度初始条件。
质量属性：打开“质量属性”对话框，使用此对话框可指定零件的质量属性，也可指定组件的密度。
拖动：打开“拖动”对话框，使用此对话框可将机构拖动至所需的配置并拍取快照。
连接：打开“连接组件”对话框，使用此对话框可根据需要锁定或解锁任意主体或连接，并运行组件分析。
分析：打开“分析”对话框，使用此对话框可添加、编辑、移除、复制或运行分析。
回放：打开“回放”对话框，使用此对话框可回放分析运行的结果，也可将结果保存到一个文件中、恢复先前保存的结果或输出结果。
测量：打开“测量结果”对话框，使用此对话框可创建测量，并可选取要显示的测量和结果集，也可以对结果出图或将其保存到一个表中。
轨迹曲线：打开“轨迹曲线”对话框，使用此对话框生成轨迹曲线或凸轮合成曲线。
3 机构的运动仿真
(1)建立机构模型
(2)进入机构运动仿真环境
单击菜单栏中的【应用程序】→【机构】命令，进入机构运动仿真环境。如图
12-6所示。
图12-12 机构装配体
图12-6 机构运动仿真环境
(3)创建伺服电动机
单击【机构】工具栏中的 【伺服电动机】按钮，弹出【伺服电动机定义】对话框，如图12-7所示。
可以修改电动机的默认名称为diandj，在绘
图区选择曲柄轴连接轴作为伺服电动机的驱动对象，可通过单击【反向】按钮改变曲柄转向。
图12-7 电动机轴的确定
(4)运动分析
单击【机构】工具栏中的 【机构分析】按钮，弹出【分析定义】对话框，接受默认名称，在【类型】选项组下拉列表中选择【运动学】选项，可以观察曲柄滑块机构的运动情况。
在【图形显示】选项组中的【终止时间】文本框中输入10，【最小间隔】中输入0.1，表示每隔0.1s输出一个求解值。
如果要输出更多求解值，则可减少间隔值，但程序运行时间会增加，如图12-9所示。
单击【运行】按钮，可以查看曲柄滑块机构的运行情况。
单击【确定】按钮，退出该对话框。
图12-8 电动机运动参数的确定
图12-9 确定运行时间和间隔
(5)结果分析
（1）回放并保存分析结果。
（2）分析滑块上一点的位移、速度、加速度。
图12-10 仿真动画的播放与创建
图12-11 位移测量设置
（a） （b）
图12-12 速度、加速度测量设置
图12-13 当前位置的测量目标值
图12-14 在同一坐标系中的测量目标曲线
图12-15 测量结果曲线图的导出
（d）
（b）
（a）
（c）

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