2024年2月27日发(作者：开新月)
第2讲 凸轮机构运动仿真
一、启动pro/e并设置工作目录
1.点击【开始】→【所有程序】→【PTC】→【pro/engineer】→【pro/engineer】，启动pro/e软件。
图 1 启动pro/e
2.设置工作目录：选择【文件】→【设置工作目录】，选择桌面 《运动仿真 凸轮机构》文件夹为工作目录 ，点击该图框右下方的【确定】键。如图2、图3所示。
图 2 设置工作目录
图 3 选取工作目录
注：可事先将内部文件格式为prt格式的【运动仿真 凸轮机构】文件夹复制到电脑桌面，便于查找。也可以在图3所示对话框右边的 文件夹树 中查找所需的目标文件。
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二、新建加工文件
1.点击 【文件】→【新建】命令，选择类型为【组件】，子类型选择【设计】，将名称改为tulun0912，将【使用缺省模板】前的对勾去掉，如图4所示。单击【确定】后弹出【新文件选项】对话框，【模板】选mmns asm design，单击【确定】完成任务的新建，如图5所示。
图 4 新建组件 图 5 选择单位制
三、零件的装配
1.预览整个机构效果图
单击工作窗口右边工具栏中的【装配】命令，在【打开】命令中单击【】项。单击【预览】可在框图中查看整个凸轮机构组装好后的效果图，后面的组装皆可按此标准来进行。
图 6 机构效果图
2.安装基座
（1）单击工作窗口右边的【装配】命令，在【打开】命令中选择文件，即机座（也可以先行【预览】确认一下），点击【打开】，如图7所示。
2
图 7 选择机座
（2）导入机座后单击图8中所示【自动】命令右边小三角形，将机座设置为【缺省】模式，当状态栏
示。
显示完全约束时，点击面板右端的对勾，完成机座的放置，如图8所
图 8 选择缺省
3.凸轮的安装
（1）同上点击【装配】选中并打开打开第二个文件，即凸轮机构，点击工具栏旁的【用户定义】下拉菜单，选择【销钉】连接类型，如图9所示。
图 9 选择销钉连接
3
（2）先进行轴对齐，即选择机座机架上凸台的中心线A-1，再选择凸轮的中心线A-1，完成轴对齐。如图10所示。
图 10 中心线对齐
（3）再进行面匹配，光标移到凸轮上单击右键选择凸轮底面的面再选择基座的顶面，同样当状态栏显示完全约束时点击工具栏上的对勾完成凸轮的装配。
图 11 选取面匹配
注：点击右边工具栏方便选择端面与中心线，如图12所示。
上的工具，可打开最近导入的文件，可随意调整方向大小
图 12 元件窗口
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4.曲柄的安装
（1）同上点击【装配】义】类型栏选择【销钉】，选择第三个零件，即曲柄【打开】，【用户定类型。
（2）同样先轴对齐，选择机座凸台中心线A-2与曲柄中心线A-3，再选择凸台顶面与曲柄顶面进行面匹配，同样当状态栏显示 完全约束 时，单击完成曲柄的装配，如图13所示。
图13 曲柄装配
5.摇杆的装配
（1）同上点击【装配】同样还是选择选择【销钉】打开第四个文件，点击工具栏旁的【用户定义】下拉菜单，类型。
（2）选择轴A-3与轴A-10进行轴对齐，在选择凸台顶面与摇杆上表面进行面匹配，同样当状态栏显示 完全约束 时，单击完成摇杆的装配，如图14所示。
图 14 摇杆装配
6.连杆的装配
（1）同理导入，由于连杆上有两个需要装配的轴孔，可以分先后装配，此处先取
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小轴孔与曲柄上的小凸台进行连接。同样先在【用户定义】中选择【销钉】连接类型，轴A-6与轴A-11对齐，面与面匹配。这时不能单击，还要新建一个连接，如图15所示。
图15 连杆装配
（2）点击工具栏中【放置】→【新设置】（有些版本的是【新建集】），新建一个销钉连接，选择轴A-7与A-12对齐，凸台顶面与连杆表面匹配，当状态栏显示 完全约束时，单击右边完成连杆的装配，如图16、17所示。
图 16 新建约束
图 17 连杆装配
6
注：在第（2）步操作中轴A-7与A-12不容易区别选取，可以先将孔与轴错开然后再选。步骤如下：先选取上面工具栏中的符号。会弹出一个【拖动】对话框。选取连杆未被装配的一端就可以将凸台与空分开，如图18所示。
图 18 部件拖动
四、机构运动学仿真
1.新建凸轮连接
（1）点击工作界面上的【应用程序】，选择【机构】，如图19所示。
图 19 机构仿真 图 20 新建凸轮运动副
（2）在工作界面左侧单击【机构树】→【连接】→【凸轮】，右键点击【新建】，新建一个凸轮副设置。（3）点击【曲面/曲线】下的箭头，如图21所示；按住CTRL键选择图22中的曲面，注意曲面选取的完整性（360度选取），可边选取边调整方向。
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图 21 凸轮1连接 图 22 选定曲面
（4）点【确定】完成选择，如图23所示。
（5）在图24中点击凸轮2下的【曲面/曲线】
住Ctrl键或者点击【自动选取】来选择该曲面。
选择箭头选择图25中的曲面，这时可以按图 23 确定完成 图 24 凸轮2连接
图 25 选定曲面
（6）先后点击【选取】、【凸轮从动机构连接】对话框中的 【确定】键，如所示。完成凸轮机构之间的连接。
图 26 确定凸轮连接
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2.新建伺服电机
（1）在工作界面右侧单击图标【定义伺服电动机】命令建立一个伺服驱动，如图27所示。
图 27 新建伺服电机
（2）在图28中点击【类型】→【运动轴】下的箭头，选择如图29中轴A-1。
图 28 定义电机运动轴 图 29 选择电机驱动轴A-1
（3）单击【伺服电动机定义】→【轮廓】→【规范】中选择【速度】，在【模】中将A 的值改为360，单击【确定】，如图30所示。
图 30 定义电机速度参数
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3.分析和仿真
（1）点击图标【分析】命令，选择【类型】→【运动学】，【终止时间】改为3，【帧频】改为100，如图31所示。单击【运行】可观看凸轮机构运动状态，最后单击【确定】。
图 31 选择运动学分析 改定参数
（2）单击【机构树】下的【回放】图标，在弹出的【回放】对话框中单击角的回放，出现下图的图形框，点击向右的箭头开始播放，如图32所示。
，再点击左上图 32 回放命令
（3）点击【捕获】，修改名称后单击【确定】即可保存视频，如图33、34所示。
图 33 捕获动画 图 34 保存动画
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4.处理结果
（1）点击图标【测量】→【创建新测量】命令，如图33所示。在弹出的对话框中分次选择【类型】→【位置】、【类型】→【速度】、【类型】→【加速度】命令，对应都选取模型中同一测量点。
图 35 新建测量
（2）单击【类型】→【位置】命令，选取【点或者运动轴】为图36中所示的点，【分量】取Y分量。如图36所示。单击【确定】。
图 36 测量位置 图 37测量速度
（3）单击如图35中【创建新测量】→【类型】→【速度】命令，选取【点或者运动轴】为图36中所示的同一测量点，【分量】选择Y分量。如图37所示。单击【确定】。
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（4）同样单击【创建新测量】→【类型】→【加速度】命令，选取【点或者运动轴】为图36中所示的同一测量点，【分量】选择Y分量，如图38所示。单击【确定】。
图 38 测量加速度 图39显示测量值
（5）完成对位置、速度、加速度的测量后，选中这3个测量，点击【结果集】中的【AnalysisDefinitional】，将显示各个测量数据，如图39所示。
（6）单击图38中【测量结果】菜单下的图标可以绘制选定结果集所选测量的图形，如图40所示。单击【图形工具】对话框下的【文件（F）】导出excel表格并保存到工作目录中。如图41示。
图 40测量结果（位置、速度、加速度曲线） 图 41 导出excel表格
（7）最后退出任务，单击界面左上方工具栏
中的键，保存文件到工作目录中。
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2024年2月27日发(作者：开新月)
第2讲 凸轮机构运动仿真
一、启动pro/e并设置工作目录
1.点击【开始】→【所有程序】→【PTC】→【pro/engineer】→【pro/engineer】，启动pro/e软件。
图 1 启动pro/e
2.设置工作目录：选择【文件】→【设置工作目录】，选择桌面 《运动仿真 凸轮机构》文件夹为工作目录 ，点击该图框右下方的【确定】键。如图2、图3所示。
图 2 设置工作目录
图 3 选取工作目录
注：可事先将内部文件格式为prt格式的【运动仿真 凸轮机构】文件夹复制到电脑桌面，便于查找。也可以在图3所示对话框右边的 文件夹树 中查找所需的目标文件。
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二、新建加工文件
1.点击 【文件】→【新建】命令，选择类型为【组件】，子类型选择【设计】，将名称改为tulun0912，将【使用缺省模板】前的对勾去掉，如图4所示。单击【确定】后弹出【新文件选项】对话框，【模板】选mmns asm design，单击【确定】完成任务的新建，如图5所示。
图 4 新建组件 图 5 选择单位制
三、零件的装配
1.预览整个机构效果图
单击工作窗口右边工具栏中的【装配】命令，在【打开】命令中单击【】项。单击【预览】可在框图中查看整个凸轮机构组装好后的效果图，后面的组装皆可按此标准来进行。
图 6 机构效果图
2.安装基座
（1）单击工作窗口右边的【装配】命令，在【打开】命令中选择文件，即机座（也可以先行【预览】确认一下），点击【打开】，如图7所示。
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图 7 选择机座
（2）导入机座后单击图8中所示【自动】命令右边小三角形，将机座设置为【缺省】模式，当状态栏
示。
显示完全约束时，点击面板右端的对勾，完成机座的放置，如图8所
图 8 选择缺省
3.凸轮的安装
（1）同上点击【装配】选中并打开打开第二个文件，即凸轮机构，点击工具栏旁的【用户定义】下拉菜单，选择【销钉】连接类型，如图9所示。
图 9 选择销钉连接
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（2）先进行轴对齐，即选择机座机架上凸台的中心线A-1，再选择凸轮的中心线A-1，完成轴对齐。如图10所示。
图 10 中心线对齐
（3）再进行面匹配，光标移到凸轮上单击右键选择凸轮底面的面再选择基座的顶面，同样当状态栏显示完全约束时点击工具栏上的对勾完成凸轮的装配。
图 11 选取面匹配
注：点击右边工具栏方便选择端面与中心线，如图12所示。
上的工具，可打开最近导入的文件，可随意调整方向大小
图 12 元件窗口
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4.曲柄的安装
（1）同上点击【装配】义】类型栏选择【销钉】，选择第三个零件，即曲柄【打开】，【用户定类型。
（2）同样先轴对齐，选择机座凸台中心线A-2与曲柄中心线A-3，再选择凸台顶面与曲柄顶面进行面匹配，同样当状态栏显示 完全约束 时，单击完成曲柄的装配，如图13所示。
图13 曲柄装配
5.摇杆的装配
（1）同上点击【装配】同样还是选择选择【销钉】打开第四个文件，点击工具栏旁的【用户定义】下拉菜单，类型。
（2）选择轴A-3与轴A-10进行轴对齐，在选择凸台顶面与摇杆上表面进行面匹配，同样当状态栏显示 完全约束 时，单击完成摇杆的装配，如图14所示。
图 14 摇杆装配
6.连杆的装配
（1）同理导入，由于连杆上有两个需要装配的轴孔，可以分先后装配，此处先取
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小轴孔与曲柄上的小凸台进行连接。同样先在【用户定义】中选择【销钉】连接类型，轴A-6与轴A-11对齐，面与面匹配。这时不能单击，还要新建一个连接，如图15所示。
图15 连杆装配
（2）点击工具栏中【放置】→【新设置】（有些版本的是【新建集】），新建一个销钉连接，选择轴A-7与A-12对齐，凸台顶面与连杆表面匹配，当状态栏显示 完全约束时，单击右边完成连杆的装配，如图16、17所示。
图 16 新建约束
图 17 连杆装配
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注：在第（2）步操作中轴A-7与A-12不容易区别选取，可以先将孔与轴错开然后再选。步骤如下：先选取上面工具栏中的符号。会弹出一个【拖动】对话框。选取连杆未被装配的一端就可以将凸台与空分开，如图18所示。
图 18 部件拖动
四、机构运动学仿真
1.新建凸轮连接
（1）点击工作界面上的【应用程序】，选择【机构】，如图19所示。
图 19 机构仿真 图 20 新建凸轮运动副
（2）在工作界面左侧单击【机构树】→【连接】→【凸轮】，右键点击【新建】，新建一个凸轮副设置。（3）点击【曲面/曲线】下的箭头，如图21所示；按住CTRL键选择图22中的曲面，注意曲面选取的完整性（360度选取），可边选取边调整方向。
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图 21 凸轮1连接 图 22 选定曲面
（4）点【确定】完成选择，如图23所示。
（5）在图24中点击凸轮2下的【曲面/曲线】
住Ctrl键或者点击【自动选取】来选择该曲面。
选择箭头选择图25中的曲面，这时可以按图 23 确定完成 图 24 凸轮2连接
图 25 选定曲面
（6）先后点击【选取】、【凸轮从动机构连接】对话框中的 【确定】键，如所示。完成凸轮机构之间的连接。
图 26 确定凸轮连接
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2.新建伺服电机
（1）在工作界面右侧单击图标【定义伺服电动机】命令建立一个伺服驱动，如图27所示。
图 27 新建伺服电机
（2）在图28中点击【类型】→【运动轴】下的箭头，选择如图29中轴A-1。
图 28 定义电机运动轴 图 29 选择电机驱动轴A-1
（3）单击【伺服电动机定义】→【轮廓】→【规范】中选择【速度】，在【模】中将A 的值改为360，单击【确定】，如图30所示。
图 30 定义电机速度参数
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3.分析和仿真
（1）点击图标【分析】命令，选择【类型】→【运动学】，【终止时间】改为3，【帧频】改为100，如图31所示。单击【运行】可观看凸轮机构运动状态，最后单击【确定】。
图 31 选择运动学分析 改定参数
（2）单击【机构树】下的【回放】图标，在弹出的【回放】对话框中单击角的回放，出现下图的图形框，点击向右的箭头开始播放，如图32所示。
，再点击左上图 32 回放命令
（3）点击【捕获】，修改名称后单击【确定】即可保存视频，如图33、34所示。
图 33 捕获动画 图 34 保存动画
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4.处理结果
（1）点击图标【测量】→【创建新测量】命令，如图33所示。在弹出的对话框中分次选择【类型】→【位置】、【类型】→【速度】、【类型】→【加速度】命令，对应都选取模型中同一测量点。
图 35 新建测量
（2）单击【类型】→【位置】命令，选取【点或者运动轴】为图36中所示的点，【分量】取Y分量。如图36所示。单击【确定】。
图 36 测量位置 图 37测量速度
（3）单击如图35中【创建新测量】→【类型】→【速度】命令，选取【点或者运动轴】为图36中所示的同一测量点，【分量】选择Y分量。如图37所示。单击【确定】。
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（4）同样单击【创建新测量】→【类型】→【加速度】命令，选取【点或者运动轴】为图36中所示的同一测量点，【分量】选择Y分量，如图38所示。单击【确定】。
图 38 测量加速度 图39显示测量值
（5）完成对位置、速度、加速度的测量后，选中这3个测量，点击【结果集】中的【AnalysisDefinitional】，将显示各个测量数据，如图39所示。
（6）单击图38中【测量结果】菜单下的图标可以绘制选定结果集所选测量的图形，如图40所示。单击【图形工具】对话框下的【文件（F）】导出excel表格并保存到工作目录中。如图41示。
图 40测量结果（位置、速度、加速度曲线） 图 41 导出excel表格
（7）最后退出任务，单击界面左上方工具栏
中的键，保存文件到工作目录中。
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