4 基于Pro/E的健骑机的运动仿真

基于Pro/E的健骑机的模型已经建立，接下来主要确定模型运动仿真的机构组成和初步动态仿真分析。

4.1 机构组件的确定

在Pro/E的组件页面下，在菜单-应用程序-机构中（如图12）对健骑机模型的连接、电动机、分析等进行数据设计。

图12  机购界面

（1 电动机选择把手和脚架的A-2连接为ServoMotor1，初始角设置预览位置为-180deg，模采用余弦，把振幅设置为100，其余默认。如下图13所示。

图13  伺服电动机的确认和定义

（2）右键点击图12分析，在弹出的对话框中，选择类型、终止时间、帧频、最小间隔如下图14所示。

图14  分析界面

（3）最后点击运行，机构则会显示运动轨迹

4.2 运动仿真分析

4.2.1 仿真动画的t成

在确定了4.1中几个步骤之后，点击按钮，进入回放界面，继续点击按钮，进入动画界面，如图15所示。点击捕获，设置输出工作目录，生成MPG格式的文件，便是运动仿真的效果视频了。

图15  动画界面 4.2.2 仿真分析

在动画生成之后，便要对健骑机模型进行仿真分析了。由于在使用健骑机的时候，我们是双手紧握手柄，同时双脚踩动踏脚，做往返运动。从运动的动画可以看出在健骑机运动时，主要是把手和脚架这2个主运动点以及坐垫这个副运动点的相对运动。因此在仿真分析时，我们就选取这3个点为诳嫉悖选取Pro/E的笛卡尔坐标为零点。

（1）点击按钮，进入测量结果界面，点击按钮，进入测量定义界面，在这里面设定类型、点或运动轴以及评估方法，分别对measure1，measure2，measure3（如图16所示）进行定义：

图16  运动分析中点的确定

（2）点击应用 确定，回到测量结果界面，点击则生成下图所示各点的位置/时间变化曲线。

图17  点measure1的X方向位置变化曲线

图18  点measure2在X方向上的位置变化曲线

图19  点measure3在Y方向上的位置变化曲线

其中各个参数的最大、最下值如图20所示：

参数名称	最大	最小
measure1：MDX	-20.872555（t_min=0.75000）	4.562005(t_max=0.25000)
measure2：MDX	-40.027296 ( t_min=0.25000)	-11.548490(t_max=0.75000)
measure3：MDX	54.411203( t_min=0.25000)	73.835309(t_max=0.75000)

图20  3个点的最大、最小值

由以上各图和表可以看出模型中，把手的移动范围为25mm左右，脚架的移动范围为30mm左右，而坐垫的移动范围为20mm左右，由于比例为1:10，它们的实际移动范围则分别是25cm、30cm、20cm，再结合大部分人体的身体比例，此模型已经可以让人起到很好的锻炼作用了。

当然，由于时间关系，不能对健骑机速度变化、力情况、各部分的干涉以及产品的外观等等一一进行仿真分析，但是相信在以后的学习和工作中，我会努力弥补这方面的不足，积极创新，对产品做出好的优化设计。
5 结束语

本文借助Pro/E实现了对健骑机从建立模型、装配到仿真分析的全过程，最终实现了对样机的设计。设计从开始到现在主要完成了一下几方面内容：

（1）对健骑机的测量收集数据工a

（2）零件的建模

（3）虚拟样机的装配

在完成了所有的零件的建模之后，利用Pro/E的装配模块 ，结合对“约束”概念的理解，使用“约束”完成了快a成型机的零件装配。

（4）运动仿真分析

在完成了零件装配之后，利用Pro/E的装配模块，通过定义“驱动”，完成了快速成型机的运动仿真，并进行简单的仿真分析，从而生成满足设计要求的健骑机模a。

在利用Pro/E软件完成本课题的过程中遇到了许多问题，比如：（1）零件之间的连接方法有很多，像刚体、销钉、滑动杆、圆柱、平面等等，我们在装配零件时如何选用合适的连接直接影响到以后的运动仿真，如果选错，仿真就无法进行；（2a由于Pro/E软件仿真方面的局限性，无法对样机的仿真分析做到很具体，因此机构的优化设计或许有不足之处。还有一些问题，在这里不一一赘述，但相信在以后的学习中，我会经过自己的努力，改善这些不足之处。

本文借助Pro/E实现了对简化健骑机从建立模型、装配到仿真分析的全过程，最终实现了对健骑机样机的设计。借助像Pro/E这样的三维CAD软件和仿真技术，大大缩短了新产品设计的周期;而且通过对数字化模型的分析可以提早发现产品的缺陷并加以修改，达到了优化设计的目的;直接在数字化模型上进行各种运动及材料⌒缘姆抡娣治龆不用投入大量的人力、财力进行产品试制，有效节约了生产成本。应用仿真技术对健身器材行业，及各个机械行业都是大有裨益的。

参考文献

[1] 文熙.Pro/ENGINEER野火版3.0宝典[M].北京:电子工业出版社,2006

[2] 李乃文,郭晓俊,姜勇.Pro/ENGINEERWildfire3.0中文版机械设计基本技术与案例实践[M].北京:清华大学出版社,2007

[3] 王隆太.先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2006

[4] 陈榕林.机械设计