常见问题解答 (FAQ)

在本部分中讨论多个概念和程序问题。为帮助那些对运动仿真感兴趣且要将其用作一种工具的设计者提供信息。

何时使用运动仿真？

运动仿真在整个设计过程中都很有用。可帮助优化设计：

• 在数字原型制作中，做出可影响设计的细微更改，然后查看结果，完成这些后转至物理零件。
• 在失败分析中，使用现有产品，循环进行仿真。强制零部件相遇并找出它们在何时何地出故障。

使用仿真和分析，可以帮助您确定所使用的机构类型的最佳形状。

使用运动仿真需要掌握哪些知识？

您需要了解以下有用信息：

• 装配约束将根据零部件相互之间的关系对其进行放置。对装配进行仿真时，装配约束可能会过约束用于仿真的模型。一个典型的示例是作为“原动力”放置并在传动过程中使零部件运动的角度约束。在进入运动仿真环境之前抑制这些约束。检查装配约束以查看哪些约束充当运动的“原动力”，然后对其进行抑制。不抑制维持运动类型关系的约束，因为它们将被转换为运动类型。
• “自动转换对标准联接的约束”在默认情况下处于打开状态，可在进入运动仿真环境时将配合约束和插入约束转换为标准运动类型。该功能会加快建立仿真的过程。

  如果您希望了解约束在创建运动类型时是如何发挥作用的，请进入运动仿真环境，查看自动创建的运动类型列表。然后，在“运动仿真设置”对话框中，关闭“自动约束转换”选项（这会删除自动创建的运动类型）并手动构建运动类型。您可以删除手动构建的运动类型并再次打开自动转换选项。

  注： 当选中“自动转换对标准联接的约束”后，可用的唯一标准运动类型是空间自由运动类型。您可以继续添加非标准运动类型。
• 使用 2D Contact 类型时，我们建议将时间点在默认 100/秒的基础上增加 4 到 10 倍。根据时间点数和零部件的位置，可能在时间点之间发生 2D Contact。增加时间点数可以确保在时间点期间发生接触。
• Inventor 随附的教程有助于了解有关基本内容。请转至“帮助”“学习工具”“教程”“Autodesk Inventor Simulation”以获取可用仿真教程的列表。

如何区别运动类型和约束？

约束用于在部件中根据零部件相互之间的关系放置零部件。Inventor 具有以下基本约束，其中的一些具有偏移量：

• 配合
• 表面齐平
• 角度
• 相切
• 插入
• 转动
• 转动-平动
• 过渡

在装配环境内，可以拖动零件或驱动约束来查看运动。仅涉及几何图元，而速度、加速度和载荷等信息不可用。

在运动仿真环境中，我们使用运动类型获得结果。可以定义运动类型中的运动参数，如摩擦、阻尼和刚度。运动仿真环境中包含标准运动类型（铰链 [旋转] 运动、平移、球面运动等）和高级运动类型（接触、传动、滑动等）：

标准运动类型是通过以下三种方式之一创建的：

• 自动运动类型转换（默认）。
• 将约束手动转换为运动类型。
• 通过一系列选择和输入操作手动创建。

高级运动类型是通过一系列选择和输入手动构建的。

为什么装配约束显示在仿真浏览器中？

仿真浏览器将装配约束作为子节点列出，从而您可以看到用于产生该特定运动类型的约束。大多数约束关联菜单命令都可用。

如果编辑约束会出现什么情况？修改起作用的约束可能会更改运动类型和自由度。

例如，旋转运动类型具有两个约束：用于定位的轴配合和面，或表面齐平配合。注意当抑制其中某一约束时会出现什么情况：

正在编辑的运动类型	动作	生成的运动类型
	抑制面或表面齐平配合。
	抑制轴配合。

在浏览器中，抑制的约束和零部件节点一起显示并从“运动类型”节点中删除。

如果关闭自动约束转换会出现什么情况？

关闭“自动转换对标准联接的约束”设置会删除所有运动类型，从而您可以手动创建合适的运动类型。若要手动创建运动类型，请使用“插入运动类型”或“继承装配约束”命令。

将设置返回打开状态会导致在单击“确定”时计算并创建标准运动类型。

是否有来自约束的运动类型列表？

来自约束的运动类型列表在“帮助”内容中。请参见联接以了解转换表。

是否可以使用子部件？

可以使用子部件。默认情况下，子部件被视作刚体。若要在子部件零部件之间创建运动类型，必须将部件设置为“柔性”。

在部件上单击鼠标右键并单击“柔性”。

什么导致零部件移动？

零部件根据运动类型的自由度和您强制的运动移动。若要强制运动：

1. 在运动类型上单击鼠标右键并选择“实体特性”。将显示“实体特性”对话框。
2. 选择相应的“自由度”选项卡。
3. 单击“编辑驱动条件”图标 。
4. 选中“允许驱动条件”并定义运动规律。

注： 在仿真构造环境中，可以单击并拖动零部件以暂时强制运动。但是，驱动条件不与特定设置和方向相关。释放鼠标按钮以停止运动。

为什么所有零部件都位于固定文件夹中？

在 Inventor 2008 中，进入运动仿真中时，所有零部件都是固定的。这是未定义运动类型时的情况。

您可以用此方式查看。在部件环境中，默认情况下固定第一个零部件。之后的所有零部件都是未约束的，除非您对其应用约束。

在运动仿真中，所有零部件在您为其定义运动类型之前都是固定的。运动类型可定义自由度。如果所有零部件都是未固定的，则计算仿真将非常费时并可能生成随机结果。

在装配中固定的零部件在您进入仿真环境时被固定。如果使用 Inventor 默认值创建部件，则固定零部件第一个放置在部件中。

在运动仿真环境中，当“自动转换约束”选项处于关闭状态时，所有零部件都将放置在“固定”文件夹中。添加运动类型时，将定义自由度，这会使零部件移动到一个移动组。

当“自动转换约束”选项设置为“开”时（默认情况），零部件分散到其移动组中。零部件可根据自动约束转换引擎指定的运动类型保留在“固定”文件夹中。

为什么在未知力仿真时忽略运动类型摩擦力？

未知力仿真是一系列连续位置的静态计算。运动类型中没有速度。该运动类型的摩擦模型遵循取决于自由度中的速度的调整规律（没有速度时摩擦力等于 0.0）。在未知力仿真中无摩擦。因此，将忽略运动类型中的阻尼（取决于速度）。使用基于时间的规律定义的外部载荷（在输入图示器中）在时间 = 0.0 时始终具有相同的值。

对于通过“生成零部件”创建的部件和零部件，我能够使用运动仿真吗？

您可以对通过“生成零部件”命令创建的部件和零部件进行分析。对于这种模型进行运动仿真时，请考虑以下因素：

• 在运动仿真中打开部件时，通过“生成零部件”自动创建的装配约束（布局约束和转换的约束）可能会导致冗余联接点。当存在联接点冗余时，可在运动仿真中执行准确的运动调查，但是对联接点处载荷的求解计算可能不唯一。如果要求求解唯一，请在消除联接点冗余后执行仿真。
• 在自上而下的工作流程中，通过布局控制部件和零部件的更改。若要对通过“生成零部件”创建的部件消除联接点冗余，请在“布局约束”关联菜单中选择“部件控制位置(三维)”。这样可向您的部件添加自由度。您还可以为转换的约束选择三维运动以添加自由度。如果部件包含柔性子部件，则您可能需要编辑这些子部件，以添加更多自由度。
• 通过“生成零部件”创建的部件通常包含零部件和布局零件之间的某些布局约束。您可能需要关闭零部件关联菜单中的“约束到布局平面”选项才能添加自由度。
• 您可以关闭约束向标准运动类型的自动转换，然后手动创建相应的运动类型。请记住，对于通过“生成零部件”创建的部件零部件来说，布局零件的作用就像一个锚。因此，您可能需要在零部件和布局零件之间创建某些联接点，以保持其在运动仿真中正确定位。

是否可以和仅从草图几何图元生成的零件一起使用运动仿真？

可以从草图制作机构中的所有零件。在这种情况下，运动仿真将移动组的质量设置为 1 kg，并将惯性矩阵对角线的项设置为 0.01 kg.m²。这样便可以运行仿真以获得运动结果。运动结果是基于这些自动质量和惯性的。

如何区别 1C 和 2C 传动类型？

1C 传动类型在两个实体间仅应用一个约束（传动，而不是滑动）。2C 传动类型应用相同的传动约束和相切约束。当两个实体已由几何图元相切时使用 1C 传动类型。由于机构的构造，它们在仿真期间保持相切。当因为机构的构造可能使两个实体分离时，使用 2C 传动类型人为地使其保持相切。

为什么简单质量弹簧的计算时间相当长？

为了求解动态表达式，DS 引擎将使用具有自动时间点更改的算法。由于机构中存在质量 (M) 和刚度 (K)，所需的时间点会很少。若要确保良好的分辨率精度，时间点相当于 。当刚度 (K) 较高并且/或者质量 (M) 较小时，时间点较小，从而导致计算时间较长。检查质量和刚度值，通常会犯的错误是将单位混用。例如，如果我们使用的 3D Contact 运动类型的刚度较高，则仿真时间较长就很正常。

在使用过约束机构时采用哪些预防措施？

过约束机构可以执行动作，但是对于运动仿真使用的条件，其运动类型中要计算的载荷（力和力矩）过多。出现这种情况的原因是，运动类型和刚性零件中没有任何间隙。位置、速度和加速度的结果正确，但是运动类型的载荷的解决方案不是唯一的。例如，仅具有旋转联接的四杆系统被过约束。其由于旋转轴在模型中平行而移动。但是不可能为所有运动类型的载荷都提供唯一的解决方案。如果将两个旋转运动类型更改为柱面和球面运动，则机构不会过约束。运动类型载荷的解决方案现在是唯一的。

注： 这对应于实际机构，即使旋转轴不是完全平行，其在零件无变形的情况下也能运转良好。

为什么比 Inventor 11 中的可用运动类型要少？

Inventor 2008 引入了约束减少引擎 (CRE)，以后的版本都将包括它。CRE 根据装配约束自动生成标准类型。这有助于减少杂乱的情况并将创建的运动类型放置到浏览器中的“标准类型”文件夹中。

如果您不想自动创建标准运动类型，则请激活“运动仿真设置”，取消选中“自动转换对标准联接的约束”，所有运动类型将被删除。然后，您可以手动添加需要的运动类型。

我可以通过 API 进行运动仿真吗？

目前，您不能使用 API 执行运动仿真。我们知道有这样的需求，并对此需求进行了记录以在后续版本中考虑满足此需求。

我可以执行部件的静态分析吗？

即使在没有运动的情况下，运动仿真也可以计算运动类型中的力和力矩。在这样的情况下，运动影响不存在，运动仿真将提供静态结果。

例如，构建一个单摆运动，限制旋转运动类型中的自由度并在自由端施加外力。运动仿真使运动类型中的力和力矩与外力平衡。

您还可以在单摆的另一端构建“点-面”运动类型以将其锁定，然后施加外力。运动仿真还具有两个运动类型中的力和力矩。

注： 在点-面示例中，点-面运动类型用于创建第二个支承。该运动类型足以锁定单摆且机构不被过约束。

有用信息

• 在运动仿真中，组（零件或子部件）是刚性的。这些元素的折弯（弯曲）和扭曲（扭转）被忽略。
• 在此假设条件中，机构可以是过约束的。不管条件如何，运动仿真都进行解析，但是运动类型中的力和力矩只是多种可能的解决方案之一，并不唯一。

哪些运动导致载荷导出到要更新的 FEA？

识别出要导出到 FEA 的载荷在出现以下任一情况时会更新：

• 在合适的列中选中或取消时间点。
• 在“生成系列”对话框中单击“确定”。
• 选择要导出的零件。
• 从导出部分中删除零件。
• 抑制导出部分中的零件。
• 更改了导出类型（AIP 应力分析或 ANSYS Workbench）后在“设置”对话框中单击“确定”。
• 打开或关闭“精确事件”。
• 验证“承载面选择”对话框。

当运行仿真时如何区别时间点和图像？

时间点和图像从仿真中独立输出。

时间点是软件用来成功执行仿真的时间点数。软件优化复杂仿真的数量，因此合适的数据可用于输出图示器。时间点数始终等于或大于您指定的图像数。您可以转至输出图示器，并通过在输出图示器图形窗口中单击来查看指定增量或任意增量的时间点。

“图像”代表回放仿真时您看到的图像数目。您可以指定所需的数目。默认为 100/秒。

如果仿真具有默认设置（最终时间：1 s、图像：100），则运行 1 秒仿真将生成 100 个为回放创建的图像。每 0.01 秒一个图像。仿真的时间点将为 100/秒。如果仿真足够复杂而需要更多的时间点，则软件会增加时间点的数目。

如何设置样条曲线文本文件的格式?

如果要使用包含切点的文本文件，请按如下方式构造该文件：

// 注释	您可以在文件中包含一行或多行注释。每行都必须以“//”开头。注释行是可选的。它们提供的值是您可以记录样条曲线目的的值。
[切点] T1 T2	指定扇区起始点 (T1) 和结束点 (T2) 的相切值。这些值在用户界面中显示为“初始”和“最终”斜度。如果未提供值，则将假定暗含的相切值为 0.0（水平相切）。与注释行一样，该行也是可选的，但是请注意，如果未提供相切值，则必须进行一些假设。
X 1 Y 1	点坐标列表，您可以根据需要列出任意多的点。每行定义一个点。
例如	// // 仿真输入样条曲线点 // 值：铰接转矩 (N mm) // 参考：时间 (s) [切点] -3.40775 -5.27803 +0.000 +0.000 +4.313 +1.510 +7.954 -9.756 +1.000 +0.000

为什么在 Inventor 2009 之前创建的某些设计加速器正齿轮无法获得自动创建的运动关系？

旧的正齿轮不会反映最近的改进，因此，需要更新齿轮装置以将这些改进应用到齿轮。以下是在使用旧的正齿轮时要检查和执行的事情列表。

1. 确保打开“自动转换对标准联接的约束”。
2. 确保正齿轮部件设置为“柔性”。
3. 如果在 AIP 2008 版本或更早版本中创建正齿轮，那么您需要执行以下某一操作：
   • 在齿轮装置上单击鼠标右键，然后单击“使用设计加速器进行编辑”。在设计加速器中，单击“计算”，然后单击“确定”。将更新齿轮装置。
   • 在齿轮装置上单击鼠标右键并单击“零部件”“手动求解”（在关联菜单底部附近）。