ug运动分析高级教程4175.docx
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1、第9章 运动仿真19.1 运动仿真真的工作界界面19.1.11 打开开运动仿真真主界面29.1.22 运动动仿真工作作界面介绍绍29.2 运动模型型管理49.2.11 场景景导航窗口口49.2.22 编辑辑模型几何何尺寸79.3 连杆特性性和运动副副89.3.11 连杆杆特性的建建立99.3.22 连杆杆特性参数数的编辑129.3.33 运动动副的类型型129.3.44 运动动副的建立立199.3.55 运动动副参数的的编辑289.4 机构载荷荷299.4.11 机构构载荷的类类型299.4.22 机构构载荷的创创建309.4.33 机构构载荷参数数的编辑349.5 运动分析析359.5.11
2、 运动动仿真过程程的实现359.5.22 运动动分析结果果的图表输输出40第9章运动仿真真本章主要内内容:l 运动仿真的的工作界面面l 运动模型管管理l 连杆特性和和运动副l 机构载荷l 运动分析9.1 运动仿真真的工作界界面本章主要介介绍UG/CAE模模块中运动动仿真的功功能。运动动仿真是UUG/CAAE(Coomputter AAidedd Enggineeeringg)模块中中的主要部部分,它能能对任何二二维或三维维机构进行行复杂的运运动学分析析、动力分分析和设计计仿真。通通过UG/Modeelingg的功能建建立一个三三维实体模模型,利用用UG/MMotioon的功能能给三维实实体模型
3、的的各个部件件赋予一定定的运动学学特性,再再在各个部部件之间设设立一定的的连接关系系既可建立立一个运动动仿真模型型。UG/Motiion的功功能可以对对运动机构构进行大量量的装配分分析工作、运运动合理性性分析工作作,诸如干干涉检查、轨轨迹包络等等,得到大大量运动机机构的运动动参数。通通过对这个个运动仿真真模型进行行运动学或或动力学运运动分析就就可以验证证该运动机机构设计的的合理性,并并且可以利利用图形输输出各个部部件的位移移、坐标、加加速度、速速度和力的的变化情况况,对运动动机构进行行优化。运动仿真功功能的实现现步骤为:1建立一一个运动分分析场景;2进行运运动模型的的构建,包包括设置每每个零件
4、的的连杆特性性,设置两两个连杆间间的运动副副和添加机机构载荷;3进行运运动参数的的设置,提提交运动仿仿真模型数数据,同时时进行运动动仿真动画画的输出和和运动过程程的控制;4运动分分析结果的的数据输出出和表格、变变化曲线输输出,人为为的进行机机构运动特特性的分析析。9.1.11 打开开运动仿真真主界面在进行运动动仿真之前前,先要打打开UG/Motiion(运运动仿真)的的主界面。在在UG的主主界面中选选择菜单命命令【Apppliccatioon】【MMotioon】,如如图9-11所示。图9-1 打开UGG/Mottion操操作界面选择该菜单单命令后,系系统将会自自动打开UUG/Mootionn
5、的主界面面,同时弹弹出运动仿仿真的工具具栏。9.1.22 运动动仿真工作作界面介绍绍点击Appplicaationn/Mottion后后UG界面面将作一定定的变化,系系统将会自自动的打开开UG/MMotioon的主界界面。该界界面分为三三个部分:运动仿真真工具栏部部分、运动动场景导航航窗口和绘绘图区,如如图9-22所示。图9-2 UG/Motiion 主主界面运动仿真工工具栏部分分主要是UUG/Mootionn各项功能能的快捷按按钮,运动动场景导航航窗口部分分主要是显显示当前操操作下处于于工作状态态的各个运运动场景的的信息。运运动仿真工工具栏区又又分为四个个模块:连连杆特性和和运动副模模块、载
6、荷荷模块、运运动分析模模块以及运运动模型管管理模块,如如图9-33所示。图9-3 四个运运动仿真工工具栏区运动场景导导航窗口显显示了文件件名称,运运动场景的的名称、类类型、状态态、环境参参数的设置置以及运动动模型参数数的设置,如如图9-44所示。运运动场景是是UG运动动仿真的框框架和入口口,它是整整个运动模模型的载体体,储存了了运动模型型的所有信信息。同一一个三维实实体模型通通过设置不不同的运动动场景可以以建立不同同的运动模模型,从而而实现不同同的运动过过程,得到到不同的运运动参数。图9-4 运动场场景导航窗窗口9.2 运动模型型管理打开UG/Motiion的主主界面之后后,将会弹弹出运动模模
7、型管理工工具栏,如如图9-55所示。图9-5 运动模模型管理工工具栏本节将对工工具栏中的的各个选项项进行说明明。9.2.11 场景景导航窗口口1运动场场景的建立立在进行运动动仿真之前前必需建立立一个运动动模型,而而运动模型型的数据都都存贮在运运动场景之之中,所以以运动场景景的建立是是整个运动动仿真过程程的入口。利用UG/Modeelingg的功能建建立了一个个三维实体体模型时必必需将该模模型设为一一个运动可可控模型(MMasteer Moodel),完完成几何模模型的创建建之后,选选择【Apppliccatioon】【MMotioon】菜单单项,弹出出运动场景景导航窗口口,该模型型将自动的的显
8、示于运运动场景导导航窗口中中,选种该该模型按右右键将弹出出一快捷菜菜单,如图图9-6所所示。图9-6 弹出快快捷菜单如果在进入入运动仿真真界面后,运运动场景导导航窗口没没有相应的的打开,用用户可以在在运动模型型工具栏中中单击按钮钮 Sceenariio Naavigaator(场场景导航),系系统将会自自动打开运运动场景导导航窗口。在模型的右右键快捷菜菜单中选择择New Scennarioo菜单项,将将建立一个个新的运动动场景,默默认名称为为Scennarioo_1,类类型为Mootionn,运动仿仿真环境为为静态动力力学仿真(SStatiics & Dynnamiccs),该该信息将显显示在
9、运动动场景导航航窗口中,并并且运动仿仿真各运动动仿真工具具栏项将变变为可操作作的状态,如如图9-77所示。图9-7 建立一一个新场景景运动场景建建立后便可可以对三维维实体模型型设置各种种运动参数数了,在该该场景中设设立的所有有的运动参参数都将存存储在该运运动场景之之中,由这这些运动参参数所构建建的运动模模型也将以以该运动场场景为载体体进行运动动仿真。重重复该操作作可以在同同一个Maasterr Moddel 下下设立各种种不同的运运动场景,包包含不同的的运动参数数,实现不不同的运动动。2运动场场景的编辑辑运动场景建建立后可以以对它进行行一定的编编辑,包括括运动场景景的重命名名(Renname)
10、、删删除(Deeletee)和复制制(Cloone)。1)运动场场景的重命命名选种某一运运动场景,单单击鼠标右右键将弹出出一快捷菜菜单,如图图9-8所所示。图9-8 弹出运运动场景快快捷菜单选择快捷菜菜单中的RRenamme 菜单单项后,运运动场景导导航窗口中中的场景名名称将自动动变为可编编辑的状态态,如图99-9所示示。在该对对话框中键键入新的运运动场景名名称应用后后既可实现现运动场景景的重命名名。图9-9 运动场场景的重命命名2)运动场场景的删除除选择快捷菜菜单中的DDelette菜单项项既可实现现运动场景景的删除。3)运动场场景的复制制选择快捷菜菜单中的CClonee菜单项既既可实现运运
11、动场景的的复制,复复制后的运运动场景与与原来的运运动场景的的各个参数数都相同,如如图9-110所示,通通过分别选选择【sccenarrio_11】【CClonee,sceenariio_2】【Cloone,sscenaario_3】【CClonee】菜单项项新建了三三个与sccenarrio_11各项参数数都相同的的运动场景景,分别默默认为sccenarrio_22、sceenariio_3、sscenaario_4。图9-100 运动动场景的复复制3运动场场景参数的的设置和信信息的输出出1)运动场场景环境参参数的设置置选种某一运运动场景,单单击鼠标右右键将弹出出一快捷菜菜单,选择择Envii
12、ronmment菜菜单项将弹弹出【运动动仿真环境境类型设置置】对话框框,如图99-11所所示。图9-111 运动动仿真环境境类型设置置该对话框中中的各个选选项说明如如下:l Kinemmaticcs:l Statiics DDynammics:通过不同的的选择可以以将运动仿仿真环境设设置为运动动学仿真或或者是静态态动力学仿仿真。2)运动场场景信息的的输出选种某一运运动场景,单单击鼠标右右键将弹出出一快捷菜菜单,选择择【Infformaationn】【MMotioon Coonnecctionns】菜单单项将弹出出显示运动动模型各项项参数的设设置的图文文框,它记记载了运动动模型所有有的参数,如如
13、图9-112所示。图9-122 选择择【Infformaationn】【MMotioon Coonnecctionns】菜单单项弹出的运动动模型参数数设置图文文框如图99-13所所示。图9-133 弹出出运动模型型参数设置置图文框9.2.22 编辑辑模型几何何尺寸在建立了一一个运动场场景之后,用用户仍然可可以对运动动场景中几几何体的尺尺寸进行修修改。在UG/MMotioon运动模模型管理工工具栏中选选择图标,系系统将会自自动打开一一个【几何何模型尺寸寸编辑】对对话框,如如图9-114所示。图9-144 【几几何模型尺尺寸编辑】对对话框在该对话框框几何模型型特征列表表中选中某某一特征后后,其各种
14、种特征参数数表达式将将在特征参参数列表中中相应的显显示,而在在特征参数数列表中选选中该特征征的某一参参数时,其其表达式和和值将会相相应的在下下部显示,此此时用户可可以对该表表达式的值值进行编辑辑。在特征征参数数值值文本输入入框中输入入新的特征征参数后,按按回车键,同同时该对话话框中的AApplyy按钮被激激活,单击击Applly既可完完成该操作作,从而改改变模型的的几何外形形。9.3 连杆特性性和运动副副利用UG/Modeelingg的功能建建立了一个个三维实体体模型后,并并不能直接接将各个部部件按一定定的连接关关系连接起起来,必需需给各个部部件赋予一一定的运动动学特性,即即让其成为为一个可以
15、以与别的有有着相同的的特性的部部件之间相相连接的连连杆构件(LLink)。同时,为了了组成一个个能运动的的机构,必必需把两个个相邻构件件(包括机机架、原动动件、从动动件)以一一定方式联联接起来,这这种联接必必需是可动动连接,而而不能是无无相对运动动的固接(如如焊接或铆铆接),凡凡是使两个个构件接触触而又保持持某些相对对运动的可可动连接即即称为运动动副。在UUG/Mootionn中两个部部件被赋予予了连杆特特性后,就就可以用运运动副(JJointt)相联接接,组成运运动机构。9.3.11 连杆杆特性的建建立点击运动仿仿真工具栏栏区的连杆杆特性和运运动副模块块中的图标标 (Liink),系系统将会
16、打打开【连杆杆特性创建建】对话框框,如图99-15所所示。图9-155 连杆杆特性的建建立该对话框中中的各个选选项说明如如下:1Sellectiion SStepss(选择步步骤)该选项给用用户提供了了建立一个个连杆特性性的操作步步骤。共包包含五个步步骤,其中中可根据用用户的要求求省去几项项。各个步步骤说明如如下:1) Liink GGeomeetry该选项用于于选择连杆杆特性的几几何模型。激激活该图标标后,在图图形窗口中中选择将要要赋予该连连杆特性的的几何模型型。2) Maass该选项用于于设置连杆杆的质量特特性。选择择该图标后后,【连杆杆创建】对对话框的界界面将会发发生变化,变变化后对话话
17、框的选项项说明如图图9-166所示。图9-166 【连连杆创建】对对话框3) Innertiia该选项用于于设置连杆杆的惯性力力。选择该该图标后,连连杆创建对对话框的界界面将会发发生变化,变变化后对话话框的选项项说明如图图9-177所示。图9-177 【连连杆创建】对对话框4) Innitiaal Trransllatioon Veelociity该选项用于于设置连杆杆的初始平平移速度。选选择该图标标后,连杆杆创建对话话框的界面面将会发生生变化,变变化后对话话框的选项项说明如图图9-188所示。图9-188 【连连杆创建】对对话框5) Innitiaal Rootatiion VVelocci
18、ty该选项用于于设置连杆杆的初始旋旋转速度。选选择该图标标后,连杆杆创建对话话框的界面面将会发生生变化,变变化后对话话框的选项项说明如图图9-199所示。图9-199 【连连杆创建】对对话框2Masss Prroperrtiess(质量特特性)该选项用于于设置连杆杆的质量特特性创建的的方式,包包含三个选选项:1)Auttomattic:由由系统自动动生成连杆杆的质量特特性。2)Useer Deefinee:由用户户定义质量量特性,选选择该选项项后,选择择步骤中的的图标 MMass和和 Ineertiaa将被自动动激活。3Namme(连杆杆名称)该选项用于于设置连杆杆的名称。设置完了这这些连杆特
19、特性参数后后,该部件件就具有了了一定的运运动学特性性,可以与与别的连杆杆以一定的的连接方式式相连接了了,构成运运动机构。同同时也可以以对运动模模型进行简简化,将连连杆的质量量特性设置置为默认值值0,按OOK键后该该部件也将将成为连杆杆。9.3.22 连杆杆特性参数数的编辑当连杆特性性参数设置置有误时,就就必需对各各项参数进进行修改,UUG/Mootionn该项功能能的实现是是通过运动动仿真工具具栏区运动动模型管理理模块中的的运动模型型部件编辑辑的功能来来实现的。点点击运动模模型管理模模块中的图图标(Eddit MMotioon Obbjectt)将弹出出一个【类类选择】对对话框,要要求选择将将
20、要进行编编辑的部件件,这与UUG/Moodeliing中的的类选择方方法类似。将将【类选择择】对话框框的选择类类型设为LLink,选选择了某一一连杆后将将弹出连杆杆特性参数数设置的对对话框,如如图9-220所示,对对各项参数数的编辑与与连杆建立立时的参数数设置操作作完全相同同。图9-200 连杆杆特性参数数的编辑9.3.33 运动副副的类型在UG/MMotioon中给用用户提供了了12种运运动副的类类型,在连连杆与运动动副工具栏栏中列出了了其中的几几种运动副副,如图99-21所所示。图9-211 运动动副类型工工具栏下面分别来来介绍各种种运动副类类型。1Joiint(铰铰链连接)选择该选项项后
21、将会弹弹出铰链连连接对话框框,在该对对话框中列列出了七种种铰链连接接的类型,如如图9-222所示。图9-222 【铰铰链连接】对对话框该对话框中中的各种铰铰链连接类类型说明如如下:1)合页连连接 (RRevollute) 铰链连接可可以实现两两个相连件件绕同一轴轴作相对的的转动,如如图9-223所示。图9-233 铰链链连接它有两种形形式:一种种是两个连连杆绕同一一轴作相对对的转动,另另一种是一一个连杆绕绕固定在机机架上的一一根轴进行行旋转,如如图9-224所示。图9-244 铰链链连接的两两种形式2)滑块连连接(Slliderr)滑块连接是是两个相连连件互相接接触并保持持着相对的的滑动,如如
22、图9-225所示。图9-255 滑块块连接可以实现一一个部件相相对与另一一部件的直直线运动,它它有两种形形式:一种种是滑块为为一个自由由滑块,在在另一部件件上产生相相对滑动;一种为滑滑块连接在在机架上,在在静止表面面上滑动,如如图9-226所示。图9-266 滑块块连接的两两种形式3)柱铰连连接(Cyylinddricaal)柱铰连接实实现了一个个部件绕另另一个部件件(或机架架)的相对对转动,如如图9-227所示。图9-277 柱铰铰连接柱铰连接也也有两种形形式:一种种是两个部部件相连,另另一种是一一个部件连连接在机架架上,如图图9-288所示。图528 柱铰连连接的两种种形式4)螺杆连连接(
23、Sccrew)螺杆连接实实现了一个个部件绕另另一个部件件(或机架架)作相对对的螺旋运运动,如图图9-299所示。图9-299 螺杆杆连接5)万向接接头(Unniverrsal)万向接头实实现了两个个部件之间间可以绕互互相垂直的的两根轴作作相对的转转动,它只只有一种形形式必需是是两个连杆杆相连,如如图9-330所示。图9-300 万向向接头6)球铰连连接(Sppheriical)球铰连接实实现了一个个部件绕另另一个部件件(或机架架)作相对对的各个自自由度的运运动,它只只有一种形形式必需是是两个连杆杆相连,如如图9-331所示。图9-311 球铰铰连接7)平面连连接(Pllanarr)平面连接可可
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