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1、第 8章 運 動 仿 真 8.1 運 動 仿 真 的 工 作 界 面 8.2 連 桿 特 性 和 運 動 副 8.4 機 構(gòu) 載 荷 8.5 運 動 分 析 2021-4-26 8.1運 動 仿 真 的 工 作 界 面運 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 構(gòu) 進 行 復 雜 的 運動 學 分 析 、 動 力 分 析 和 設 計 仿 真 。 通 過 UG/Modeling的 功 能建 立 一 個 三 維 實 體 模 型 ， 利 用 UG/Motion的 功 能 給

2、三 維 實 體模 型 的 各 個 部 件 賦 予 一 定 的 運 動 學 特 性 ， 再 在 各 個 部 件 之 間設 立 一 定 的 連 接 關(guān) 系 既 可 建 立 一 個 運 動 仿 真 模 型 。 2021-4-26 UG/Motion的 功 能 :1、 可 以 對 運 動 機 構(gòu) 進 行 大 量 的 裝 配 分 析 工 作 、 運 動 合 理 性分 析 工 作 ， 諸 如 干 涉 檢 查 、 軌 跡 包 絡 等 ， 得 到 大 量 運 動機 構(gòu) 的 運 動 參 數(shù) 。2、 通 過 對 這 個 運 動 仿 真 模 型 進 行 運 動 學 或 動 力 學 運 動 分 析就 可 以 驗 證

3、該 運 動 機 構(gòu) 設 計 的 合 理 性 ， 并 且 可 以 利 用 圖形 輸 出 各 個 部 件 的 位 移 、 坐 標 、 加 速 度 、 速 度 和 力 的 變化 情 況 ， 對 運 動 機 構(gòu) 進 行 優(yōu) 化 。 2021-4-26 運 動 仿 真 功 能 的 實 現(xiàn) 步 驟 為 ：1 建 立 一 個 運 動 分 析 場 景 ；2 進 行 運 動 模 型 的 構(gòu) 建 ， 包 括 設 置 每 個 零 件 的 連 桿 特 性3添加運動副和運動驅(qū)動（難點） ；3 進 行 運 動 參 數(shù) 的 設 置 ， 提 交 運 動 仿 真 模 型 數(shù) 據(jù) ， 同 時 進 行 運 動仿 真 動 畫 的 輸

4、 出 和 運 動 過 程 的 控 制 ；4 運 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 行機 構(gòu) 運 動 特 性 的 分 析 。 2021-4-26 8.1.1 打 開 運 動 仿 真 主 界 面菜 單 命 令 ：【 開 始 】 【 運 動 仿 真 】 2021-4-26 運 動 學 分 析 ： 分 析 仿 真 機 構(gòu) 的 運 動 并 決 定 機 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 置運 動 學 求 解 需 注 意 以 下 幾 點 ：軟 件 根 據(jù) 求 解

5、時 輸 入 的 時 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 動連 桿 和 運 動 付 假 定 都 是 剛 性 的自 由 度 為 0注 意 ： 運 動 學 分 析 時 ， 對 有 自 由 度 或 有 初 始 力 的 機 構(gòu) 結(jié) 算 器 不 進 行 求 解 ， 這類 機 構(gòu) 需 要 做 動 力 學 分 析 2021-4-26 動 態(tài) 分 析 ： 如 果 模 型 有 一 個 或 多 個 自 由 度 ， 必 須做 動 力 學 分 析 ， 在 動 力 學 仿 真 中 ， 可 以 在 求 解 方案 對 話 框

6、 中 選 擇 靜 力 平 衡 選 項 。 靜 力 平 衡 分 析 將模 型 移 動 到 一 個 平 衡 的 狀 態(tài) 。環(huán) 境 設 置 2021-4-26 8.2 連 桿 特 性 和 運 動 副 利 用 UG/Modeling的 功 能 建 立 了 一 個 三 維 實 體 模 型 后 ， 并 不 能 直接 將 各 個 部 件 按 一 定 的 連 接 關(guān) 系 連 接 起 來 ， 必 需 給 各 個 部 件 賦 予一 定 的 運 動 學 特 性 ， 即 讓 其 成 為 一 個 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

7、， 為 了 組 成 一 個 能 運 動 的 機 構(gòu) ， 必 需 把 兩 個 相 鄰 構(gòu) 件 （ 包 括機 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 動 的 固 接 （ 如 焊 接 或 鉚 接 ） ， 凡 是使 兩 個 構(gòu) 件 接 觸 而 又 保 持 某 些 相 對 運 動 的 可 動 連 接 即 稱 為 運 動 副。 在 UG/Motion中 兩 個 部 件 被 賦 予 了 連 桿 特 性 后 ， 就 可 以 用 運 動 副 （ Joint） 相 聯(lián) 接 ， 組 成 運 動 機

8、構(gòu) 。 2021-4-26 8.2.1 連 桿 特 性 的 建 立點 擊 運 動 仿 真 工 具 欄 區(qū) 的 連 桿 特 性 和 運 動 副模 塊 中 的 圖 標 (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 連 桿 2021-4-26 8.2.2 連 桿 特 性 參 數(shù) 的 編 輯對 各 項 參 數(shù)的 編 輯 與 連桿 建 立 時 的 參 數(shù) 設 置 操作 完 全 相 同 2021-4-26 8.2.3 運 動 副在 UG/Motion中 給 用 戶 提 供 了 多 種 類 型運 動 副 2021-4-26 創(chuàng)

9、建 運 動 副1.選 擇 運 動 付 要 約 束 的 第 一 個 連 桿 （ action link） ， 并 推 斷其 原 點 和 方 位 。2.選 擇 運 動 付 要 約 束 的 第 二 個 連 桿 （ base link） ， 并 推 斷其 原 點 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 現(xiàn) 兩 個 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 相 連 件 互 相 接 觸 并 保 持 著 相 對 的 滑 動

10、 3） 圓 柱 副 （ Cylindrical）實 現(xiàn) 了 一 個 部 件 繞 另 一 個 部 件 （ 或 機 架 ） 的 相 對 轉(zhuǎn) 動 4） 螺 紋 副 （ Screw）實 現(xiàn) 了 一 個 部 件 繞 另 一 個 部 件 （ 或 機 架 ） 作 相 對 的 螺 旋 運 動 5） 萬 向 接 頭 （ Universal）萬 向 接 頭 實 現(xiàn) 了 兩 個 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 現(xiàn) 一 個 部 件 繞 另 一 個 部 件 （ 或 機 架 ） 作 相 對 各 個 自 由 度

11、 的 運 動 7） 平 面 連 接 （ Planar）平 面 連 接 可 以 實 現(xiàn) 兩 個 部 件 之 間 以 平 面 相 接 觸 ， 互 相 約 束 2021-4-26 2021-4-26 9.3.4 運 動 副 的 建 立UG/Motion 中 各 種 運 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 動 副 建 立 的 整 個 過 程 2021-4-26 1 Snap Links選 種 這 個 單 選 項 后 ， 用 戶 所 設 置 的 運 動 副 為 兩 個 連 桿 之 間

12、的 連 接 ， 則 在 該 對 話 框 中 要 求設 置 運 動 副 在 各 個 連 桿 上 的 相 關(guān) 參 數(shù) ； 空 置 該 單 選 項 時 ， 用 戶 所 設 置 的 運 動 副 為 連桿 與 假 象 的 機 架 之 間 的 連 接 ， 只 需 設 置 運 動 副 在 這 個 連 桿 上 的 參 數(shù) 既 可 。2 Selection Steps該 選 項 給 用 戶 提 供 了 建 立 一 個 運 動 副 的 操 作 步 驟 。 共 包 含 四 個 步 驟 ， 其 中 可 根 據(jù) 用 戶 的要 求 省 去 幾 項 ， 通 過 完 成 各 個 步 驟 ， 可 以 引 導 用 戶 完 成 運

13、 動 副 參 數(shù) 的 設 置 。 （ 第一 個 連 桿 ； 運 動 副 在 第 一 個 連 桿 上 的 位 置 和 方 向 ； 第 二 個 連 桿 ； 運 動 副 在 第二 個 連 桿 上 的 位 置 和 方 向 ）3 運 動 副 的 驅(qū) 動 力運 動 副 的 驅(qū) 動 力 是 給 運 動 副 設 置 的 初 始 的 外 在 驅(qū) 動 ， 是 該 連 桿 運 動 的 原 動 力 。 在 該 選 項 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 ： 2021-4-26 9.4 機 構(gòu) 載 荷UG/Motion給 用 戶 提 供 了 9種 機 構(gòu) 載 荷 ， 涵 蓋 了 大 部 分 實 際 工 程 狀態(tài) 中 機 構(gòu) 的 受 力 形 式 2021-4-26 9.5 運 動 分 析 對 原 來 的 三 維 實 體 模 型 完 成 了 連 桿 特 性 的 設 置 ， 運 動 副 的 建 立 和 外載 荷 的 添 加 的 前 置 處 理 后 ， 就 完 成 了 運 動 模 型 的 構(gòu) 建 。 此 時 可 以 利用 UG/Motion運 動 分 析 工 具 欄 ， 對 創(chuàng) 建 的 運 動 模 型 進 行 運 動 仿 真 2021

15、-4-26 UG/Motion的 運 動 分 析 類 型 有 兩 類 ： 靜 態(tài) 分 析 和 動 力 學 分 析 整 個 運 動 模 型 運 動 快 慢 就 是 由 運 動 時 間 和 運 動 步 驟 這 兩 個 參 數(shù) 決 定 2021-4-26 對 運 動 過 程 控 制的 功 能 主 要 是 由運 動 控 制 選 項 來實 現(xiàn) 的 2021-4-26 運 動 仿 真 動 畫 文 件 輸 出 ： 在 運 動 場 景 導 航 窗 口 中 選 中 一 個 場 景 ， 單 擊 鼠 標 右 鍵 之 后 將 會 彈出 一 個 右 鍵 快 捷 菜 單 ， 在 該 菜 單 中 選 擇 菜 單 項 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 動 施 加 彈 簧 阻 尼 下 的 運 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