本书共分4个项目，每个项目又包含多个任务。项目1介绍了NX软件的界面功能、文件的创建方法，读者可了解刚体、碰撞体、传输面、对象源、碰撞传感器、显示更改器、对象变换器、发送器入口与发送器出口的概念、使用方法及参数含义；项目2介绍了运动副与耦合副的应用，包括滑动副、固定副、铰链副、平面副、球副、齿轮副、齿轮齿条与机械凸轮的使用方法以及运动曲线的概念、使用方法和参数含义；项目3介绍了传感器与执行器的应用，包括速度控制、力/扭矩控制、位置控制、距离传感器、位置传感器、通用传感器、限位开关、信号适配器与仿真序列的概念、使用方法及参数含义；项目4介绍了两个全自动生产线系统的MCD实战应用。读者可通过完成渐次复杂的工作任务，逐步提升工程实践能力，对数字孪生技术进行系统应用。本书的主导思想是突出操作技能，提高动手能力。本书采用了大量的实例，知识结构由浅到深；项目训练由易到难，循序渐进；理论与实践紧密结合，将企业岗位所需的技能融入工作任务。

本书可作为高等职业院校工业机器人技术、电气自动化技术、智能控制技术和机电一体化技术等相关专业的教材，也可作为从事数字化设计、数字化仿真及虚拟调试等相关岗位的技术人员，特别是刚接触数字孪生技术的工程技术人员的参考用书。

本书配备的教学资源丰富，通过扫描二维码即可观看微课教学视频，随扫随学；本书配有电子课件，凡使用本书作为教材的教师可登录机械工业出版社教育服务网www.cmpedu.com注册后下载。咨询电话：010-88379375。

前言

二维码索引

项目1　基本机电对象的应用 ???????? 1

任务1　MCD自由落体运动的实现  1

一、任务描述  1

二、任务目标  2

三、知识储备  2

（一）软件界面  2

（二）刚体  6

（三）碰撞体  7

四、任务实施  9

（一）打开组件模型  9

（二）创建机电仿真的机械关系  10

（三）运行仿真  12

任务2　MCD传送带与产品源设置  13

一、任务描述  13

二、任务目标  14

三、知识储备  14

（一）传输面（直线）  14

（二）对象源  17

四、任务实施  19

（一）刚体与碰撞体的定义  19

（二）传输面与对象源的设置  20

（三）仿真运行  22

任务3　MCD产品的更改与显示  22

一、任务描述  22

二、任务目标  23

三、知识储备  23

（一）碰撞传感器  23

（二）显示更改器  25

（三）对象变换器  27

四、任务实施  28

（一）刚体、碰撞体与对象源的定义  28

（二）传输面与碰撞传感器的创建  31

（三）显示更改器与对象变换器的设置  32

（四）仿真运行  34

任务4　MCD产品发送功能  35

一、任务描述  35

二、任务目标  35

三、知识储备  36

（一）发送器入口  36

（二）发送器出口  37

四、任务实施  38

（一）刚体与碰撞体的定义  38

（二）传输面与碰撞传感器的创建  40

（三）发送器入口与发送器出口的设置  41

（四）仿真运行  43

任务5　综合练习  44

一、任务描述  44

二、任务目标  44

三、知识储备  45

（一）传输面（圆弧运动）  45

（二）对象收集器  46

四、任务实施  48

（一）刚体与碰撞体的定义  48

（二）传输面与碰撞传感器的创建  50

（三）对象源与对象收集器的设置  52

（四）仿真运行  53

项目2　运动副与耦合副的应用 ???? 55

任务1　MCD机构运动属性构建一  56

一、任务描述  56

二、任务目标  56

三、知识储备  57

（一）滑动副  57

（二）固定副  58

（三）铰链副  60

目录

—· VIII ·—

数字孪生—机电概念设计与仿真

四、任务实施  61

（一）滑动副与固定副的应用  61

（二）铰链副与固定副的应用  63

任务2　MCD机构运动属性构建二  66

一、任务描述  66

二、任务目标  66

三、知识储备  67

（一）平面副  67

（二）球副  68

四、任务实施  70

（一）刚体的定义  70

（二）基本运动副的创建  73

（三）仿真运行  78

任务3　MCD齿轮仿真  78

一、任务描述  78

二、任务目标  79

三、知识储备  79

（一）齿轮副  79

（二）齿轮齿条  81

四、任务实施  82

（一）齿轮副的定义方法  82

（二）齿轮齿条的定义方法  85

任务4　MCD凸轮仿真  88

一、任务描述  88

二、任务目标  89

三、知识储备  89

（一）运动曲线  89

（二）机械凸轮  91

四、任务实施  93

（一）基本机电对象的定义方法  93

（二）运动副的定义方法  95

（三）执行器的定义方法  95

（四）运动曲线与机械凸轮的定义  96

（五）仿真运行  99

任务5　综合练习  100

一、任务描述  100

二、任务目标  100

三、任务实施  101

（一）刚体的定义  101

（二）基本运动副的创建  102

（三）碰撞体的定义  105

（四）仿真运行  106

项目3　传感器与执行器的应用 ???? 107

任务1　MCD机构运动控制  108

一、任务描述  108

二、任务目标  108

三、知识储备  109

（一）速度控制  109

（二）力/扭矩控制  110

（三）位置控制  112

四、任务实施  113

（一）速度控制与力/扭矩控制的定义  113

（二）位置控制的定义  117

任务2　MCD传感器的应用一  120

一、任务描述  120

二、任务目标  121

三、知识储备  121

距离传感器  121

四、任务实施  123

（一）基本机电对象的定义  123

（二）传感器与执行器的定义  124

（三）仿真运行  126

任务3　MCD传感器的应用二  128

一、任务描述  128

二、任务目标  129

三、知识储备  129

（一）位置传感器  129

（二）通用传感器  131

（三）限位开关  132

四、任务实施  134

（一）位置传感器的定义  134

（二）通用传感器与限位开关的定义  137

任务4　MCD内部控制逻辑编写  141

一、任务描述  141

二、任务目标  141

三、知识储备  142

（一）信号适配器  142

（二）仿真序列  144

四、任务实施  146

—· IX ·—

目　　录

（一）基本机电对象的定义  146

（二）运动副的定义  149

（三）位置控制的定义  152

（四）信号适配器的定义  156

（五）仿真序列的定义  158

（六）仿真运行  166

任务5　综合练习  167

一、任务描述  167

二、任务目标  168

三、任务实施  168

（一）基本机电对象的定义  168

（二）运动副的定义  172

（三）传感器与执行器的定义  175

（四）信号适配器的定义  179

（五）仿真序列的定义  181

（六）仿真运行  198

项目4　实战练习 ???????????????? 199

任务1　物料搬运系统MCD应用  200

一、任务描述  200

二、任务目标  200

三、任务实施  201

（一）基本机电对象的定义  201

（二）运动副的定义  211

（三）传感器与执行器的定义  214

（四）信号适配器的定义  217

（五）仿真序列的定义  219

（六）仿真运行  229

任务2　双工位螺钉机系统MCD应用  229

一、任务描述  229

二、任务目标  230

三、任务实施  230

（一）基本机电对象的定义  230

（二）运动副的定义  237

（三）传感器与执行器的定义  239

（四）信号适配器的定义  241

（五）仿真序列的定义  243

（六）仿真运行  263

附录　NX MCD软件的安装  265