В общих чертах, есть два типа проблем, которые Вы можете решить используя Pro/MECHANICA Motion. Это кинематика и динамика.

Кинематика - изучение движения без учёта сил, которые вызывают движение. Результаты кинематического анализа - положение, скорость и ускорение для каждой связи в механизме относительно времени. Результаты можно отобразить на диаграмме или непосредственно на модели с помощью анимации. Обычно сначала следует провести кинематический анализ, прежде чем сможем должным образом моделировать динамическое поведение механизма.

Динамика - изучение движения, вызванного приложенными внешними нагрузками. Динамическое поведение механизма должно соответствовать ньютоновским законам движения. Рисунок 1-4 показывает простую систему пружинно-массового демпфера.

Масса, m, находится под воздействием трёх сил: внешней силы, p(t), силы от воздействия пружины, k_x, и силы демпфирования, c_x. В данном случае, движение массы управляется следующим уравнением, полученным из второго закона Ньютона:

где x· представляет скорость, а x·· - ускорение. Поэтому обычно перед получением динамических результатов выполняется кинематическое изучение. Перед вычислением сил реакции должны быть получены скорости и ускорения модели.

Для твердого тела в динамическом анализе принимаются во внимание массовые свойства, типа момента инерции. Например, движение маятника, показанного на рисунке 1-5, управляется следующим уравнением движения:

где M является внешним моментом или вращающим моментом, I является полярным моментом инерции маятника, m - масса маятника, g является ускорением свободного падения, а Θ является угловым ускорением маятника.

Динамика системы твердого тела, как показано на рисунке 1-2, намного более сложна, чем задачи для отдельного тела. Обычно система дифференциальных и алгебраических уравнений управляет движением и динамическим поведением системы. Каждое отдельное тело в системе должно подчиняться закону Ньютона. Движение системы будет определено нагрузками, действующими на тела или оси соединений (например вращающий момент, приводящий систему в движение). Реактивные нагрузки в совместных соединениях удерживают тела вместе.

В Motion имеется пять типов анализа:

• Анализ сборки

• Скоростной Анализ

• Статический анализ

• Обратный Динамический Анализ (Кинетостатика)

• Анализ Движения (Кинематика и Прямой Динамический анализ)

Анализ сборки определяет начальную конфигурацию механизма, основанного на геометрии тела, соединениях и начальных условиях тел. Точки, выбранные на двух отдельных телах и использованные для определения соединения, будут соединены вместе в пределах небольшого допуска. Это должен быть первый анализ, выполненный со сборкой механизма и определения всех свойств Motion.

В примере, показанном на рисунке 1-6, шарнирное соединение было определено между двумя открытыми рычагами. Когда выполняется анализ сборки, система соединяет два рычага в их шарнирных соединениях и создаёт механизм замкнутого контура.

Скоростной анализ подобен анализу сборки, но сопоставляет скорости детали вместо положений. Скоростные анализы гарантируют, что все заданные скорости точек, включая начальные условия, удовлетворены. Скоростные анализы также вычисляются в пределах допуска. Пример скоростного анализа показан на рисунке 1-7.

Статический анализ используется, чтобы найти положение неподвижности (состояние равновесия) механизма, в который ни одно из тел не перемещается. Статические анализы связаны с выигрышем в силе. Например, какая нагрузка может противостоять работающему двигателю. Простой пример статического анализа показан на рисунке 1-8.

Обратная Динамика или Кинетостатика используются для определения желательных приводящих нагрузок, которые производят заданное движение в механизме. Например, какая сила должна перемещать кривошипно-шатунный механизм при точно установленной угловой скорости. Типичный кинетостатический анализ показан на рисунке 1-9.

Анализ Движения или Прямой Динамический анализ производят результат противоположный кинетостатическому анализу. Он используется для изучения движения механизма в ответ на внешнюю нагрузку. Это самый сложный и общий тип анализа. Пример анализа движения показан на Рисунке 1-10.

В Motion результаты анализа движения могут быть рассмотрены с использованием анимации, диаграмм, отчётов и запросов. Анимации дадут Вам глобальное представление того, как ведет себя механизм, как показано на рисунке 1-11. Используя анимацию можно выявить интерференцию между узлами механизма по амплитуде движения.

Диаграммы могут быть сгенерированы по широкому ряду данных. Вы можете выбрать соединение или точку, чтобы сгенерировать диаграмму, например, скорость относительно времени. Диаграмма, показанная на рисунке 1-12, показывает угловое положение математического маятника. Эти диаграммы дают Вам количественное понимание поведения механизма.

Вы можете также выбрать соединение или пункт для того, чтобы запросить результаты по специфическому времени. Кроме того Вы можете запросить отчет, который включает полный набор итоговых результатов в форме цифровых данных. Также силы реакции, вычисленные в течение анализа, могут использоваться в структурном анализе, используя Pro/MECHANICA Structure, для определения результирующего напряжения и смещения рычага по амплитуде его движения.

Есть два рабочих режима, которые Вы можете выбрать для Motion; Интегрированный и Независимый. Интегрированный режим позволяет работать с Motion в интерфейсе Pro/ENGINEER. Вы используете одинаковую рабочую среду как в Pro/ENGINEER, так и интегрированном Motion. В этом случае Motion рассматривается как модуль Pro/ENGINEER.

В независимом режиме имеются две опции:

• Создание сборки в Pro/ENGINEER и передача её в Motion.

• Создание модели целиком в Motion.

Среда проектирования Mechanica Motion имеет меньшие возможностей. Те кто знаком с Pro/ENGINEER, предпочтёт использовать его.

Для перехода в интегрированный режим Motion выберите Applications, Mechanica. Открывается диалоговое окно Unit Info, показывающее единицы сборки по умолчанию, как показано на рисунке 1–13.

Нажмите кнопку для доступа к меню MECHANICA, показанному на рисунке 1–14.

Опция Motion появится только когда в Pro/ENGINEER открыта модель сборки. В Motion не возможно войти когда открыта модель детали, так как деталь считается твердым телом и поэтому неспособна двигаться.

Для перехода в Motion выберите Motion из меню MECHANICA. Модель выглядит как показано на рисунке 1-15.

Интерфейс интегрированной Motion аналогичен интерфейсу Pro/ENGINEER. Он состоит из падающих меню, кнопок быстрого доступа, окна подсказок/сообщений, раскрывающихся меню, графической области, иконок базовых конструктивных элементов (которые могут использоваться в среде проектирования Motion) и область описания команды.

Полный процесс анализа модели с использованием Pro/MECHANICA Motion состоит из четырех главных шагов: создание модели, анализ, визуализация результатов и оптимизация, как показано на рисунке 1–16. Каждый из этих шагов сгруппирован в отдельное меню в меню MEC MOTION, чтобы пользователь мог перемещаться в процессе от одного меню к другому. Эти шаги будут детально рассмотрены в этой обучающей программе.