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1、第 8章 運(yùn) 動 仿 真 8.1 運(yùn) 動 仿 真 的 工 作 界 面 8.2 連 桿 特 性 和 運(yùn) 動 副 8.4 機(jī) 構(gòu) 載 荷 8.5 運(yùn) 動 分 析 2021-4-26 8.1運(yùn) 動 仿 真 的 工 作 界 面運(yùn) 動 仿 真 是 UG/CAE( Computer Aided Engineering) 模塊 中 的 主 要 部 分 , 它 能 對 任 何 二 維 或 三 維 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 復(fù) 雜 的 運(yùn)動 學(xué) 分 析 、 動 力 分 析 和 設(shè) 計(jì) 仿 真 。 通 過 UG/Modeling的 功 能建 立 一 個(gè) 三 維 實(shí) 體 模 型 , 利 用 UG/Motion的 功 能 給
2、三 維 實(shí) 體模 型 的 各 個(gè) 部 件 賦 予 一 定 的 運(yùn) 動 學(xué) 特 性 , 再 在 各 個(gè) 部 件 之 間設(shè) 立 一 定 的 連 接 關(guān) 系 既 可 建 立 一 個(gè) 運(yùn) 動 仿 真 模 型 。 2021-4-26 UG/Motion的 功 能 :1、 可 以 對 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 大 量 的 裝 配 分 析 工 作 、 運(yùn) 動 合 理 性分 析 工 作 , 諸 如 干 涉 檢 查 、 軌 跡 包 絡(luò) 等 , 得 到 大 量 運(yùn) 動機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn) 動 參 數(shù) 。2、 通 過 對 這 個(gè) 運(yùn) 動 仿 真 模 型 進(jìn) 行 運(yùn) 動 學(xué) 或 動 力 學(xué) 運(yùn) 動 分 析就 可 以 驗(yàn) 證
3、該 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 的 合 理 性 , 并 且 可 以 利 用 圖形 輸 出 各 個(gè) 部 件 的 位 移 、 坐 標(biāo) 、 加 速 度 、 速 度 和 力 的 變化 情 況 , 對 運(yùn) 動 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 優(yōu) 化 。 2021-4-26 運(yùn) 動 仿 真 功 能 的 實(shí) 現(xiàn) 步 驟 為 :1 建 立 一 個(gè) 運(yùn) 動 分 析 場 景 ;2 進(jìn) 行 運(yùn) 動 模 型 的 構(gòu) 建 , 包 括 設(shè) 置 每 個(gè) 零 件 的 連 桿 特 性3添加運(yùn)動副和運(yùn)動驅(qū)動(難點(diǎn)) ;3 進(jìn) 行 運(yùn) 動 參 數(shù) 的 設(shè) 置 , 提 交 運(yùn) 動 仿 真 模 型 數(shù) 據(jù) , 同 時(shí) 進(jìn) 行 運(yùn) 動仿 真 動 畫 的 輸
4、 出 和 運(yùn) 動 過 程 的 控 制 ;4 運(yùn) 動 分 析 結(jié) 果 的 數(shù) 據(jù) 輸 出 和 表 格 、 變 化 曲 線 輸 出 , 人 為 的 進(jìn) 行機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 特 性 的 分 析 。 2021-4-26 8.1.1 打 開 運(yùn) 動 仿 真 主 界 面菜 單 命 令 :【 開 始 】 【 運(yùn) 動 仿 真 】 2021-4-26 運(yùn) 動 學(xué) 分 析 : 分 析 仿 真 機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn) 動 并 決 定 機(jī) 構(gòu) 在約 束 狀 態(tài) 下 的 位 移 、 速 度 、 加 速 度 和 反 作 用 力 的值 的 范 圍環(huán) 境 設(shè) 置運(yùn) 動 學(xué) 求 解 需 注 意 以 下 幾 點(diǎn) :軟 件 根 據(jù) 求 解
5、時(shí) 輸 入 的 時(shí) 間 與 步 長 的 值 對 模 型 做 動 畫 仿 真外 部 的 載 荷 與 內(nèi) 部 的 力 影 響 反 作 用 力 但 不 影 響 運(yùn) 動連 桿 和 運(yùn) 動 付 假 定 都 是 剛 性 的自 由 度 為 0注 意 : 運(yùn) 動 學(xué) 分 析 時(shí) , 對 有 自 由 度 或 有 初 始 力 的 機(jī) 構(gòu) 結(jié) 算 器 不 進(jìn) 行 求 解 , 這類 機(jī) 構(gòu) 需 要 做 動 力 學(xué) 分 析 2021-4-26 動 態(tài) 分 析 : 如 果 模 型 有 一 個(gè) 或 多 個(gè) 自 由 度 , 必 須做 動 力 學(xué) 分 析 , 在 動 力 學(xué) 仿 真 中 , 可 以 在 求 解 方案 對 話 框
6、 中 選 擇 靜 力 平 衡 選 項(xiàng) 。 靜 力 平 衡 分 析 將模 型 移 動 到 一 個(gè) 平 衡 的 狀 態(tài) 。環(huán) 境 設(shè) 置 2021-4-26 8.2 連 桿 特 性 和 運(yùn) 動 副 利 用 UG/Modeling的 功 能 建 立 了 一 個(gè) 三 維 實(shí) 體 模 型 后 , 并 不 能 直接 將 各 個(gè) 部 件 按 一 定 的 連 接 關(guān) 系 連 接 起 來 , 必 需 給 各 個(gè) 部 件 賦 予一 定 的 運(yùn) 動 學(xué) 特 性 , 即 讓 其 成 為 一 個(gè) 可 以 與 別 的 有 著 相 同 的 特 性的 部 件 之 間 相 連 接 的 連 桿 構(gòu) 件 ( Link) 。同 時(shí)
7、, 為 了 組 成 一 個(gè) 能 運(yùn) 動 的 機(jī) 構(gòu) , 必 需 把 兩 個(gè) 相 鄰 構(gòu) 件 ( 包 括機(jī) 架 、 原 動 件 、 從 動 件 ) 以 一 定 方 式 聯(lián) 接 起 來 , 這 種 聯(lián) 接 必 需 是可 動 連 接 , 而 不 能 是 無 相 對 運(yùn) 動 的 固 接 ( 如 焊 接 或 鉚 接 ) , 凡 是使 兩 個(gè) 構(gòu) 件 接 觸 而 又 保 持 某 些 相 對 運(yùn) 動 的 可 動 連 接 即 稱 為 運(yùn) 動 副。 在 UG/Motion中 兩 個(gè) 部 件 被 賦 予 了 連 桿 特 性 后 , 就 可 以 用 運(yùn) 動 副 ( Joint) 相 聯(lián) 接 , 組 成 運(yùn) 動 機(jī)
8、構(gòu) 。 2021-4-26 8.2.1 連 桿 特 性 的 建 立點(diǎn) 擊 運(yùn) 動 仿 真 工 具 欄 區(qū) 的 連 桿 特 性 和 運(yùn) 動 副模 塊 中 的 圖 標(biāo) (Link), 系 統(tǒng) 將 會 打 開 【連 桿 特 性 創(chuàng) 建 】 對 話 框 。 同 一 對 象 不 能 屬 于 兩 個(gè) 連 桿 2021-4-26 8.2.2 連 桿 特 性 參 數(shù) 的 編 輯對 各 項(xiàng) 參 數(shù)的 編 輯 與 連桿 建 立 時(shí) 的 參 數(shù) 設(shè) 置 操作 完 全 相 同 2021-4-26 8.2.3 運(yùn) 動 副在 UG/Motion中 給 用 戶 提 供 了 多 種 類 型運(yùn) 動 副 2021-4-26 創(chuàng)
9、建 運(yùn) 動 副1.選 擇 運(yùn) 動 付 要 約 束 的 第 一 個(gè) 連 桿 ( action link) , 并 推 斷其 原 點(diǎn) 和 方 位 。2.選 擇 運(yùn) 動 付 要 約 束 的 第 二 個(gè) 連 桿 ( base link) , 并 推 斷其 原 點(diǎn) 和 方 位 。3.沒 有 裝 配 好 的 連 桿 之 間 可 以 “ 咬 合 ” 2021-4-26 1) 旋 轉(zhuǎn) 副 (Revolute) 可 以 實(shí) 現(xiàn) 兩 個(gè) 相 連 件 繞 同 一 軸 作 相 對 的 轉(zhuǎn) 動 2) 滑 動 副 ( Slider)滑 塊 連 接 是 兩 個(gè) 相 連 件 互 相 接 觸 并 保 持 著 相 對 的 滑 動
10、 3) 圓 柱 副 ( Cylindrical)實(shí) 現(xiàn) 了 一 個(gè) 部 件 繞 另 一 個(gè) 部 件 ( 或 機(jī) 架 ) 的 相 對 轉(zhuǎn) 動 4) 螺 紋 副 ( Screw)實(shí) 現(xiàn) 了 一 個(gè) 部 件 繞 另 一 個(gè) 部 件 ( 或 機(jī) 架 ) 作 相 對 的 螺 旋 運(yùn) 動 5) 萬 向 接 頭 ( Universal)萬 向 接 頭 實(shí) 現(xiàn) 了 兩 個(gè) 部 件 之 間 可 以 繞 互 相 垂 直 的 兩 根 軸 作 相 對 的 轉(zhuǎn) 動 6) 球 面 副 ( Spherical)球 鉸 連 接 實(shí) 現(xiàn) 一 個(gè) 部 件 繞 另 一 個(gè) 部 件 ( 或 機(jī) 架 ) 作 相 對 各 個(gè) 自 由 度
11、 的 運(yùn) 動 7) 平 面 連 接 ( Planar)平 面 連 接 可 以 實(shí) 現(xiàn) 兩 個(gè) 部 件 之 間 以 平 面 相 接 觸 , 互 相 約 束 2021-4-26 2021-4-26 9.3.4 運(yùn) 動 副 的 建 立UG/Motion 中 各 種 運(yùn) 動副 ( Joint) 的 建 立 方法 都 是 類 似 的 , 下 面 以鉸 鏈 連 接 中 的 合 頁 連 接( Revolute) 為 例 介 紹運(yùn) 動 副 建 立 的 整 個(gè) 過 程 2021-4-26 1 Snap Links選 種 這 個(gè) 單 選 項(xiàng) 后 , 用 戶 所 設(shè) 置 的 運(yùn) 動 副 為 兩 個(gè) 連 桿 之 間
12、的 連 接 , 則 在 該 對 話 框 中 要 求設(shè) 置 運(yùn) 動 副 在 各 個(gè) 連 桿 上 的 相 關(guān) 參 數(shù) ; 空 置 該 單 選 項(xiàng) 時(shí) , 用 戶 所 設(shè) 置 的 運(yùn) 動 副 為 連桿 與 假 象 的 機(jī) 架 之 間 的 連 接 , 只 需 設(shè) 置 運(yùn) 動 副 在 這 個(gè) 連 桿 上 的 參 數(shù) 既 可 。2 Selection Steps該 選 項(xiàng) 給 用 戶 提 供 了 建 立 一 個(gè) 運(yùn) 動 副 的 操 作 步 驟 。 共 包 含 四 個(gè) 步 驟 , 其 中 可 根 據(jù) 用 戶 的要 求 省 去 幾 項(xiàng) , 通 過 完 成 各 個(gè) 步 驟 , 可 以 引 導(dǎo) 用 戶 完 成 運(yùn)
13、 動 副 參 數(shù) 的 設(shè) 置 。 ( 第一 個(gè) 連 桿 ; 運(yùn) 動 副 在 第 一 個(gè) 連 桿 上 的 位 置 和 方 向 ; 第 二 個(gè) 連 桿 ; 運(yùn) 動 副 在 第二 個(gè) 連 桿 上 的 位 置 和 方 向 )3 運(yùn) 動 副 的 驅(qū) 動 力運(yùn) 動 副 的 驅(qū) 動 力 是 給 運(yùn) 動 副 設(shè) 置 的 初 始 的 外 在 驅(qū) 動 , 是 該 連 桿 運(yùn) 動 的 原 動 力 。 在 該 選 項(xiàng) 的 下 拉 菜 單 中 列 出 了 UG/Motion給 用 戶 提 供 的 五 種 驅(qū) 動 力 的 類 型 ( 沒 有 ; 恒 定的 ; 諧 波 ; 一 般 方 程 ; 關(guān) 節(jié) 仿 真 ) 需 要 說
14、 明 的 幾 點(diǎn) : 2021-4-26 9.4 機(jī) 構(gòu) 載 荷UG/Motion給 用 戶 提 供 了 9種 機(jī) 構(gòu) 載 荷 , 涵 蓋 了 大 部 分 實(shí) 際 工 程 狀態(tài) 中 機(jī) 構(gòu) 的 受 力 形 式 2021-4-26 9.5 運(yùn) 動 分 析 對 原 來 的 三 維 實(shí) 體 模 型 完 成 了 連 桿 特 性 的 設(shè) 置 , 運(yùn) 動 副 的 建 立 和 外載 荷 的 添 加 的 前 置 處 理 后 , 就 完 成 了 運(yùn) 動 模 型 的 構(gòu) 建 。 此 時(shí) 可 以 利用 UG/Motion運(yùn) 動 分 析 工 具 欄 , 對 創(chuàng) 建 的 運(yùn) 動 模 型 進(jìn) 行 運(yùn) 動 仿 真 2021
15、-4-26 UG/Motion的 運(yùn) 動 分 析 類 型 有 兩 類 : 靜 態(tài) 分 析 和 動 力 學(xué) 分 析 整 個(gè) 運(yùn) 動 模 型 運(yùn) 動 快 慢 就 是 由 運(yùn) 動 時(shí) 間 和 運(yùn) 動 步 驟 這 兩 個(gè) 參 數(shù) 決 定 2021-4-26 對 運(yùn) 動 過 程 控 制的 功 能 主 要 是 由運(yùn) 動 控 制 選 項(xiàng) 來實(shí) 現(xiàn) 的 2021-4-26 運(yùn) 動 仿 真 動 畫 文 件 輸 出 : 在 運(yùn) 動 場 景 導(dǎo) 航 窗 口 中 選 中 一 個(gè) 場 景 , 單 擊 鼠 標(biāo) 右 鍵 之 后 將 會 彈出 一 個(gè) 右 鍵 快 捷 菜 單 , 在 該 菜 單 中 選 擇 菜 單 項(xiàng) Export, 將 會 顯 示UG/Motion給 用 戶 提 供 的 幾 種 動 畫 輸 出 的 格 式 2021-4-26重 力 作 用 下 運(yùn) 動 施 加 彈 簧 阻 尼 下 的 運(yùn) 動 2021-4-26 偽 連 桿 例 子 : 2021-4-26 滑 動 副 例 子 2021-4-26 轉(zhuǎn) 到 副 例 子