tài liệu về mô phỏng động học trên pro4.0

Lựa chọn một Kiểu Kết Nối Mechanism MDX cho phép bạn lắp ráp các chi tiết hay cụm chi tiết có chuyển động tương đối với nhau, thiết lập các tác nhân gây chuyển động Driver như: motor, ge

CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ MDX

1 Lựa chọn một Kiểu Kết Nối

Mechanism (MDX) cho phép bạn lắp ráp các chi tiết hay cụm chi tiết có chuyển động tương đối với nhau, thiết lập các tác nhân gây chuyển động (Driver) như: motor, gear, cam…, mô phỏng chuyển động và tính toán kết quả của bộ phận lắp

Design animation cho phép bạn tạo ra những đoạn phim mô phỏng lại quá trình lắp ráp

và quy trình họat động của một hay nhiều cụm chi tiết nào đó

Những mục tiêu:

Sau hoàn thành Môdun này,bạn sẽ có khả năng :

• Nắm bắt và thực hiện được các chức năng và yêu cầu của MDX

• Tạo ra được những đoạn phim mô phỏng từ đơn giản đến phức tạp

• Nắm bắt được cách thức trình bày của một đoạn phim quảng cáo

• Nắm bắt rõ hơn về môn học nguyên lý, chi tiết máy

• Vận dụng khả năng chuyển động của chi tiết vào thực tế

• Phát huy tính sáng tạo và khả năng tư duy

• Kết quả của việc thực hiện chuyển động không những cung cấp đồ thị minh họa của cơ cấu mà còn cung cấp thông tin kỹ thuật để có thể dễ dàng thiết kế

• Khi được sử dụng phối hợp với Behavioral Modeling Extension

(BMX),MDX có thể sự dụng để tạo ra thông tin hình học được đo dựa vào thiết kế tối ưu hóa Khi một sự mô phỏng động học đầy đủ,sự lắp ráp được thực hiện dễ dàng nhờ sử dụng Pro/MECHANICA motion

• Mechanism Design là một công cụ thiết khá mạnh cho phép những kỹ sư tạo ra những mô phỏng cơ cấu vốn có của đối tượng bởi “design intent” vào việc lắp ráp từng phần của cơ cấu

Cho phép lắp ráp những cơ cấu động

Một trong những bước đầu tiên trong Mechanism Design là lắp ráp chuyển động Bởi việc gắn kết những thành phần di động bằng cách sử dụng những kết nối,bạn

có thể tạo ra một hệ thống di động thay vì một thể rắn

So sánh sự kết nối với sự ràng buộc:

Tương tự như sự ràng buộc,sự kết nối trong lắp ráp có được do nối những thành phần lại với nhau.Những kết nối có được do việc sử sụng kiểu lắp ráp cùng lọai và có sự tương đồng với nhau.Những kiểu lắp ráp này gồm có :

PINS,BEARING…

Mỗi loại liên kết đều liên quan đến tập hợp những ràng buộc hình học duy nhất được sử dụng trong Assembly mode Pro/ENGINEER.Ví dụ,một kết nối PINS chứa đựng hai ràng buộc hình học : một ràng buộc trục và 1 ràng buộc mặt phẳng

Sau đây là bản liệt kê 8 kiểu kết nối cơ bản và các biểu tượng của chúng có cả DOFs.

1. Những thành phần của Dragging Assembly

Dragging là cách di chuyển bằng tay để mô phỏng lắp ráp hoặc chuyển động các cơ cấu trong phạm vi của nó Sử dụng những biểu tượng Drag trong hộp thọai Drag Dialog, bạn có thể lựa chọn chức năng Point Drag bằng cách dùng chuột để chọn chi tiết muốn di chuyển, hoặc chức năng Body Drag để chọn 1 body hay 1 cụm body đã được định nghĩa trước Ta cũng có thể cho chi tiết di chuyển hoặc xoay theo trục tọa độ bằng cách sử dụng chức năng Advanced Drag Options

Hình 2 : Snapshots và Constraints trong hộp thọai Drag

2. Drivers và Motion

Trong quá trình lắp ráp các cơ cấu động học, ta cần một hoặc nhiều driver

để điều khiển các chuyển động này Những Driver được xem như là những Motor dùng để gắn kết 2 body lại với nhau

Khi cần chỉ định một Driver bạn cần chỉ rõ:

• Kiểu Driver : Translation hoặc Rotation

• Thông số ban đầu : Vị trí,Vận tốc hoặc Gia tốc

• Tính chất biến đổi : Hằng số,Dốc,Cosin,Cosin không thay đổi Sin của gia tốc,Cycloidal,Parabon,đa thức,hoặc bảng điều khiển

Hình 3 : Đồ thị Ramp Driver Lựa chọn Driver

Bạn có thể sắp xếp những Driver trên những điểm,những bề mặt và phần

Thực hiện Mechanism Design

Việc sử dụng Mechanism Design gồm 2 bước cơ bản : việc gắn kết cơ cấu

và làm nó di chuyển.Phụ thuộc vào liệu có phải cần những kết nối Cam và Slot

trong cơ cấu, những bước chính của việc thực hiện Mechanism Design hơi khác nhau tùy thuộc vào trong cơ cấu có liên kết Cam hay Slot không

3. Mechanism Design không có Cam và Slot.

a Tạo ra những Kết Nối trong lắp ráp

Việc tập hợp những thành phần mà có khả năng di chuyển bởi việc sử dụng những kết nối cho phép bạn tạo ra một hệ thống có khả năng chuyển động thay vì 1 thể rắn

b Define Joint Axis Settings

–Bạn có thể sử dụng những trục chung được đặt ra để mô tả sự thuyên chuyển,phạm vi của sự chuyển động và chọn mặc định sử dụng

c Move the assembly:

• Move the assembly sử dụng Drad Functionality, đây là cách thông thường dùng để kéo thả chi tiết bằng tay, để kiểm tra mối lắp và phạm vi hoạt động của chi tiết Tùy thuộc vào vi trí kích điểm mà ta di chuyển chi tiết có dễ dàng hay không ( tương tự như bạn xoay 1 bánh xe)

• Việc cài đặt Drivers và chạy chuyển động,Môtơ,giống như một bước riêng biệt để vận hành trong 1 cơ cấu.Cơ cấu sẽ di chuyển theo chủ ý thiết kế của bạn đã được xây dựng dựa vào những kết nối,liên kết Jiont Axis Setting và Driver

d.Những ứng dụng của việc sử dụng kết quả,bạn có thể thực hiện nhiều sự nghiên cứu kỹ thuật,cũng như làm ra Movie và những hồ sơ ảnh cho những mục đích trực quan hóa.

• Phát sinh Movie,đầu ra hình ảnh

• Sự nghiên cứu Interference

• Phát sinh khả năng chuyển động

• Tạo ra những phác thảo,đường cong tổng hợp

• Những kết quả do việc đo đạc đồ thị

4. Mechanism Design với CAM và SLOT

Giới thiệu Design Animation

The Pro/ENGINEER Design Animation cho phép tạo thành những nối tiếp Animation nên trong Pro/ENGINEER,sử dụng những phần,Assemblies,và

Mechanism

Sử dụng những Key Frames,Drivers và những Inherited Mechanism

Joints,Animation có thể được tạo ra và thao tác dễ dàng,những Animation nối tiếp

có thể được sử dụng đơn giản để chuyên chở thông tin về 1 sản phẩm hoặc quá trình phức tạp

Những ứng dụng

• Những hướng dẫn về Assembly và sự tháo rời sống động

• Những hướng dẫn cho thủ tục bảo trì

• Dùng làm công cụ truyền thống cho hàng bán và tiếp thị,những cuộc Meetings,xem lại thiết kế

• Phương pháp truyền thống của sản phẩm

Design Animation là liên kết,để bất kỳ những sự thay đổi nào về thiết kế sẽ làm thay đổi Photorealistic Animation có thể cũng được kết hợp Design

Animation trong công nghệ Photoreadering của Pro/ENGINEER

5. Những khả năng Design Animation.

Tích hợp và liên kết.

Design Animation là một phần tích hợp của Pro/ENGINEER,vì vậy không

có vấn đề sự di chuyển dữ liệu nào gặp lỗi và ứng dụng của nó về tính liên kếtkết hợp khi vận hành với những công cụ sản phẩm và quản lý dữ liệu PTC.Nếu thiết

kế của những phần hoặc những Assembly thay đổi,Animation sẽ cập nật tự động

Sự nối tiếp của Key Frame

Key Frame được định nghĩa sự nối tiếp cơ cấu về mô tả vị trí sự định hướng của những phần và Assembly tại thời điểm được chỉ rõ,Animation

Interpolates được chèn thêm giữa những Key Frame này để tạo ra một Animation mịn

“Snapping” những vị trí đơn giản và những sự định hướng hiện thời trong

Pro/ENGINEER có thể dễ dàng tạo thành Key Frame

Trong phần này, bạn sẽ học cách sử dụng các thông số của liên kết trục để

chỉ ra vị trí ban đầu, vùng làm việc và học cách đưa về vị trí ban đầu tại

1 thời điểm bất kỳ

CÁC ĐỐI TƯỢNG TÌM HIỂU

Sau khi hoàn thành bài học này, chúng ta có thể:

 Thiết lập vị trí ban đầu cho các liên kết trục

Thiết lập vùng làm việc, giới hạn làm việc cho các liên kết đó, thiết lập

tùy chọn Regeneration configuration (đưa về vị trí ban đầu tại 1 thời điểm bất kỳ)

1. Thiết lập vị trí ban đầu (Joint Axis settings)

Hầu hết các liên kết của cơ cấu máy có 1 hoặc nhiều bậc tự do (DOF) Một body chỉ với một liên kết có thể di chuyển tự do theo hướng bất kỳ mà thích hợp với bạc

tự do của liên kết đó Phương của chuyển động được thể hiện bằng cách sử dụng

hệ trục tọa độ

Joint Axis Settings có thể được sử dụng để mô tả chuyển vị theo phương của chuyển động Bạn cũng có thể sử dụng chức năng này để giới hạn vùng chuyển động và chọn ra vị trí ban đầu để sử dụng trong việc đưa về vị trí ban đầu sau này (Regeneration)

Định nghĩa về Joint Axis settings

Vị trí của 1 body trong một phương chuyển động xác định của 1 liên kết trục được định nghĩa là Joint Axis settings chính là vị trí ban đầu (vị trí home) Vị trí home có thể được định nghĩa bằng cách thiết lập vị trí ban đầu mong muốn sử dụng các bề mặt chuẩn của 2 body

Định nghĩa vị trí home

Vị trí home có thể đặt tại một vị trí mong muốn bất kỳ Để làm điều này, đầu tiên ta di chuyển body tới vị trí mong muốn sau đó vị trí hiện hành này có thể được lưu lại là một vị trí chuẩn ban đầu Vị trí của body trong suốt quá trình chuyển động sẽ được tính toán và đo từ vị trí ban đầu Hình dưới đây sẽ minh họa cho điều này:

Hình 3-1: Left: vị trí home Right: Vị trí 60 độ từ vị trí home

Các chuẩn dùng trong việc thiết lập vị trí home

Vị trí home có thể được xác định bằng cách sử dụng các chuẩn trên 2 body Một liên kết trục sẽ đọc vị trí home khi các chuẩn trên 2 body được sắp thẳng hàng Trong hình 3-1 thì mặt phẳng top của assembly được sử dụng như là mặt chuẩn cố định

Khi định nghĩa các chuẩn cho vị trí home của liên kết trục xoay

Ta có các loại lựa chọn chuẩn sau:

 Điểm-Điểm: Môi trường Mechanism Design sẽ vẽ một vector từ mỗi điểm vuông góc với đường trục của liên kết Hai vector này sẽ trùng nhau tạo thành vị trí home Hai điểm này không thể nằm trên đường trục của liên kết

Chọn 1 điểm trên cánh quạt Chọn 1 điểm trên thân quạt

==>kết quả là ta tạo được chuẩn cho vị trí ban đầu của cánh quạt so với thân quạt như hình dưới

 Điểm-Mặt phẳng: Mặt phẳng chứa điểm và trục xoay của liên kết phải song song với mặt phẳng được chọn làm chuẩn cho vị trí home Điểm không thể nằm trên trục của liên kết.

Chọn 1 điểm trên cánh quạt Chọn một mặt phẳng chuẩn trên thân

==>ta cũng có kết quả là một chuẩn xoay cho vị trí ban đầu của góc lệch giữa thân

và cánh quạt

 Mặt phẳng-Mặt phẳng: hai mặt phẳng song song tại vị trí zero do hệ thống thiết lập các 2 mặt phẳng được chọn phải song song với trục xoay của liên kết

Chọn mặt phẳng chuẩn trên cánh quạt Chọn mặt chuẩn cho thân quạt

==>kết quả là ta cũng có được chuẩn cho góc lệch giữa thân quạt và cánh quạt

Khi định nghĩa các chuẩn cho vị trí home của liên kết trục

trượt (translation axes)

Ta có thể lựa chọn các kiểu sau đây

 Điểm-Điểm: chuyển vị được đo như là khoảng cách giữa 2 điểm được chiếu lên trục của phương chuyển động tịnh tiến Đây chính là chuẩn để xét vị trí home cho

cơ cấu

Chọn 1 điểm trên ngăn kéo Chọn 1 điểm trên hộc tủ

==>kết quả là ta tạo được chuẩn cho vị trí ban đầu ngăn kéo so với hộc tủ như hình dưới

 Điểm-Mặt phẳng: khoảng cách giữa mặt phẳng và điểm trên phương của

chuyển động tịnh tiến sẽ chính là vị trí home Mặt phẳng được chọn phải vuông góc với trục của liên kết

Chọn 1 điểm trên ngăn kéo Chọn một mặt phẳng chuẩn

==>kết quả là ta tạo được chuẩn cho vị trí ban đầu ngăn kéo so với hộc tủ như hình dưới

 Mặt phẳng-Mặt phẳng: Khoảng cách giữa các mặt phẳng chính là vị trí ban đầu của liên kết Cả 2 mặt phẳng chọn làm chuẩn phải vuông góc với trục của liên kết

Chọn mặt chuẩn trên ngăn

kéo

Chọn mặt chuẩn cho hộc tủ

==>kết quả là ta tạo được chuẩn cho vị trí ban đầu ngăn kéo so với hộc tủ như hình dưới

Nếu ta chỉ thiết lập chuẩn cho vị trí home mà không chỉ ra giới hạn của vùng chuyển động Chắc chắn ta sẽ mắc phải 1 số điều không mong muốn khi di chuyển

cơ cấu

Sau khi chọn vào Edit Definition Hộp thoại JOINT AXIS SETTINGS xuất hiện Đối với rành buộc slider thì để set vị trí home ta phải chỉ ra 2 mặt phẳng dùng để làm chuẩn

Chỉ ra mặt phẳng, đường chuẩn trên component (phần động)

Chỉ ra mặt phẳng, đường chuẩn trên phần tĩnh

o Nút Set Zero Position: sử dụng để xác lập vị trí ban đầu mới

o Nút tùy chọn Default Zero Position Dùng để xác lập lại vị trí tương đối mặc định

So với hệ trục tọa độ của máy

o Check box Enable regeneration value: khi được chọn sẽ cho phép cơ cấu được đưa về vị trí ban đầu bất kỳ lúc nào ngay khi ta nhấn CTRL+G hoặc Edit>Regeneration

o Check box maximum Limit: dùng để định nghĩa khoảng cách dịch chuyển lớn nhất của mặt chuẩn ở chi tiết động so với mặt chuẩn của chi tiết tĩnh

o Check box minnimum Limit: dùng để định nghĩa khoảng cách dịch chuyển nhỏ nhất của mặt chuẩn ở chi tiết động so với mặt chuẩn của chi tiết tĩnh

o Dynamic Properties: là thẻ dùng để khai báo các thông số về hệ

số giảm năng lượng, và hệ số ma sát

Sau khi đã thiết lập xong Trong khi Drag hay mô phỏng, ta vẫn có thể đưa về vị trí ban đầu bất kỳ lúc nào bằng cách nhấn CTRL+G hoặc Edit>Regeneration

CHƯƠNG III: BỘ TRUYỀN ĐỘNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG(DRIVERS AND

MOTION)

A.CƠ SỞ LÝ THUYẾT:

Trong mô phỏng động học ta có thể sử dụng bộ truyền động để nghiên cứu hoạt động của cơ cấu thiết kế Bộ truyền động như động cơ motor, chúng được ứng dụng để tạo ra lực giữa hai đối tượng trong liên kết một bậc tự do

Khi định nghĩa một driver( bộ truyền động) ta cần phải xác định một trong các thông số sau::

Thẻ type:

Join axis drivers:

Ta có thể sử dụng drivers trên liên kết trục giữa hai đối tượng.

Đối tượng làm reference

Hướng chuyển động

Loại chuyển động quay hay tịnh tiếnNhấp vào để chọn trục

Được sử dụng trên những đối tượng hình học như điểm hay mặt Chúng hữu ích

trong những trường hợp không thể sử dụng driver trên liên kết trục( joint axis driver), chẳng hạn như:

 Plane-plane translation driver:

Nó di chuyển một mặt phẳng trên một đối tượng chuyển động đối với mặt phẳng một đối tượng khác(mặt phẳng ref), mặt phẳng chuyển động này tịnh

Đối tượng chuyển động

tiến song song với mặt phẳng ref Vị trí ban đầu là vị trí mặt phẳng chuyển động và mặt phẳng làm reference trùng nhau.

 Plane _plane rotation driver:( có ví dụ ở bài tập 3)

Nó quay một mặt phẳng trên một đối tượng chuyển động theo một góc tới một mặt phẳng khác(mặt phẳng ref) Trong suốt quá trình chuyển động mặt phẳng quay sẽ quay theo một hướng mà ta chỉ ra Vị trí ban đầu của mặt phẳng

là lúc chúng trùng nhau

 Point_plane translation driver:

Di chuyển một điểm dọc trên mặt phẳng pháp với một mặt phẳng khác Khoảng cách ngắn nhất từ điềm đó tới mặt phẳng là giá trị vị trí của driver

Mặt chuyển độngMặt reference

Bằng cách xác định giá trị x, y, z trên điểm đối với mặt phẳng ta có thể tạo một điểm theo một đường 3D phức tạp.

 Plane-point translation driver:

Tương tự như point-plane translation driver ngoại trừ chúng ta phải định nghĩa mặt phẳng nào sẽ di chuyển so với điểm suốt quá trình chuyển động mặt phẳng chuyển động sẽ di chuyển theo một hướng xác định vuông góc với nó Khoảng cách ngắn nhất từ điểm tới mặt phẳng là giá trị vị trí của driver Ở vị trí ban đấu thì điểm nằm trên mặt phẳng

Điểm chuyển độngMặt ref

Mặt chuyển độngĐiểm referenceHuớng chuyển động

 Point-point translation driver:

Nó di chuyển một điểm trên vật thể theo một hướng xác định với một vật thể khác Khoảng cách ngắn nhất từ điểm chuyển động tới mặt phẳng chứa

reference point và vuông góc với hướng chuyển động là giá trị vị trí của driver

Vị trí ban đầu là vị trí mà điểm di chuyển và reference point nằm trên mặt vuông góc với hướng chuyển động

THẺ PROFILES:

Ta sử dụng driver profiles để xác định những yếu tố sau:

Option Specification: xác định đặ điểm của chuyển động

 Position: loại này xác định vị trí của đối tượng được chọn

 Velocity: loại này xác định vận tốc của đối tượng được chọn

 Acceleration: xác định gia tốc của đối tượng được chọn

Option magnitude:

Ta có các lựa chọn sau:

 Constant: sử dụng khi ta muốn một chuyển động là hằng số không đổi.

 Ramp: sử dụng khi ta muốn một chuyển động là hằng số hay biến đổi tuyến tính theo thời gian

 Cosin: sử dụng khi muốn chuyển động theo hàm cosin

 SCCA (Sin constant Cosin Acceleration) : sử dụng để mô phỏng biên dạng cam

 Cycloidal: sử dụng để mô phỏng biên dạng cam( theo phương trình q = L*x/T – L*sin(2*pi*x/T)/2*Pi )

 Parabolic: chuyển động theo hàm parabol

 Polinominal: sử dụng chung trong các trường hợp

(đây là dạng đa thức : Một phương trình nhiều hạng số trong một biến số độc lập được nâng lên nhiều luỹ thừa khác nhau Q = A + B*x + C*x2 + D*x3)

 Table: sử dụng khi có một biên dạng chuyển động phức tạp mà không thể

sử dụng các option khác (phần này sẽ được trình bày riêng)

Bảng sau mô tả các thiết lập cần thiết(hàng ngoài cùng bên phải) cùa các tùy chọn:

Hàm của các tùy chọn