图8-22 分析目标的设置
单击【确定】按钮后即可开始运行， 直至完成，如图8-23所示。
图8-23 运行分析过程
7．结果的提取与分析
单击【分析设计与研究】对话框的 最右侧工具图标，即可打开【运行结果 提取】对话框，如图8-24所示。
图8-24 分析结果的提取
默认是应力提取，可以选择变形（位 移）、应变等不同的提取目标，单击【确 定】按钮即可得到应力云图，如图8-25所 示为滑块的工作应力及变形云图。
（ b）
AnalysisDefinition1::a (mm / sec^2)
50.51929464 45.51929464 40.51929464 35.51929464 30.51929464
测量
测量
0 2 4 6 8 10 12
20.34455481 15.34455481 10.34455481 5.344554809 0.344554809
图8-7 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。
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。
图8-25 应力及变形云图
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8-9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8-8 电动机运动参数的确定
图8-9 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。
Pro/E的有限元分析功能是通过其 Mechanica模块实现的。 在Pro/Mechanica中，将每一项能够 完成的工作称为设计研究。
所谓设计研究是指针对特定模型用户 定义的一个或一系列需要解决的问题，每 一个分析任务都可以看做一项设计研究。 Pro/Mechanica的设计研究种类可以分 为以下3种类型。
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。
（1）标准分析（Standard）：最基本、 最简单的设计研究类型，至少包含一个 分析任务。在此种设计研究中，用户需 要指定几何模型、划分有限元网格、定 义材料、定义载荷和约束、定义分析类 型和计算收敛方法、计算并显示结果。
（2）灵敏度分析（Sensitivity）：可以根据 不同的目标设计参数或者特性参数的改变 计算出一系列的结果。除了进行标准分析 的各种定义外，用户需要定义设计参数、 指定参数的变化范围。用户可以用灵敏度 分析来研究哪些设计参数对模型的应力或 质量影响较大。
25.51929464 20.51929464 15.51929464 10.51929464 5.519294641 0.519294641 0 2 4 6 8 10 12
时间(秒)
时间(秒)
（c）
（ d）
图8-15 测量结果曲线图的导出
8.3 Pro/E有限元分析
8.3.1 Pro/Mechanica模块功能
图8-10 仿真动画的播放与创建
பைடு நூலகம்
图8-11 位移测量设置
（a）
（b）
图8-12 速度、加速度测量设置
图8-13 当前位置的测量目标值
图8-14 在同一坐标系中的测量目标曲线
AnalysisDefinition1::s (mm)
142.4091351 132.4091351 122.4091351
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。
第8章 机构运动仿真及有限元分析
8.1
运动仿真及有限元分析的意义
8.2
Pro/E机构运动仿真分析
8.3
Pro/E有限元分析
【学习目标】 1．了解机构运动仿真及有限元分析的意义 2．理解CAE分析的内涵与实质 3．掌握Pro/E的CAE分析模块的操作方法 4．具备初步的CAE零部件分析能力
8.1 运动仿真及有限元分析的意义
8.2.3 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 8-6所示。
图8-5 机构装配体
图8-6 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8-7 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。
（1）创建几何模型。 （2）简化模型（对于较为复杂的模型适用）。 （3）设定材料属性。 （4）定义约束。
（5）定义载荷。 （6）定义分析任务。 （7）运行分析。 （8）显示、评价计算结果。
第二类可以称为模型的设计优化，这 是Pro/Mechanica区别于其他有限元软件最 显著的特征。 在Pro/Mechanica中进行模型的设计优 化需要完成以下工作： （1）创建几何模型。 （2）简化模型。
机构运动仿真对于提高设计效率降 低成本有很大的作用。 Pro/E的运动仿真与动态分析功能集 成在“机构”模块中，包括几何仿真和 实体仿真两个方面的分析功能。 使用几何仿真分析功能相当于进行 无阻尼运动仿真。
8.2.2 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8-1所示。 系统进入机构模块环境，呈现如图8-2所示 的机构模块主界面：模型树增加了如图8-3所示 “机构”一项内容，窗口右边出现如图8-4所示 的工具栏图标。
（3）优化设计分析（Optimization）：在基 本标准分析的基础上，用户指定研究目标、 约束条件（包括几何约束和物性约束）、设 计参数，然后在参数的给定范围内求解出满 足研究目标和约束条件的最佳方案。
因此，概括地说，Pro/Mechanica能 够完成的任务可以分为两大类。 第一类可以称为设计验证，或者称 为设计校核，例如进行设计模型的应力 应变检验，这也是大部分有限元分析软 件能完成的工作。 在Pro/Mechanica中，完成这种工作 需要依次进行以下步骤：
图8-20 载荷施加过程及结果
6．分析计算
单击菜单栏中的【分析】→【Mechanica 分析/研究】命令，在弹出的【分析和设计研 究】对话框中，选择【文件】→【新建静态 分析】命令，即可进行零件的静力分析，如 图8-21所示。
图8-21 静力分析窗口
在【静态分析定义】对话框中，可 以设置分析目标类型，选择默认即完成 了求解滑块应力及变形分布的设置，如 图8-22所示。
随着汽车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。
8.2 Pro/E机构运动仿真分析
8.2.1 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。
图8-2 机构模块下的主界面
图8-3 模型树菜单
图8-4 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。
图8-16 有限元分析零件的调入
2．进入有限元分析模块
单击菜单栏中的【应用程序】→ 【Mechanica】命令，接受对话框默认 值，按【确定】按钮，进入有限元分析 模块，右侧将变为有限元分析工具栏图 标，如图8-17所示。
图8-17 有限元分析环境
3．设定材料属性
选择材料“STEEL”，按【确定】 按钮后可在模型中看到材料标记，如图 8-18所示。
（3）设定单位和材料属性。 （4）定义约束。 （5）定义载荷。 （6）定义设计参数。
（7）运行灵敏度分析。 （8）运行优化分析。 （9）根据优化结果改变模型。
8.3.2 零件的有限元静力分析
1．调入零件模型
调入待分析的零件模型huakuai.prt，如 图8-16所示。 假设曲柄滑块机构处于平衡状态，且将 滑块作为本次有限元静力分析的对象。
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。