ug运动仿真Word文件下载.docx

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传动副的作用是改变机构扭矩、转速等。

其中有齿轮副、齿轮齿条副和线缆副3种类型。

约束：

通过约束命令可以指定两个对象之间的关系，其中点在曲线上、线在线上和点在曲面上3种类型，如图4-6所示。

连接器：

连接命令可以对两个对象之间的连接方式进行定义，其中包括弹性连接、阻尼连接等，如图4-7所示。

载荷：

定义对物体施加的力，包括标量力、矢量力、标量扭矩，如图4-8所示。

运动分析：

对建立的运动仿真进行分析，如动画分析、按钮输出等。

4.1.4动画控制工具栏

动画控制工具栏可以进行控制动画的播放、暂停和停止等，如图4-9所示。

播放动画时运动导航器和运动工具栏等都会被锁定，需要单击“完成动画”按钮退出播放动画方能重新激活。

4.2新建仿真

在“应用模块”中找到“运动”进入运动仿真模块（图4-2-1），在资源板确保选中“运

图4-2-1

图4-2-1进入运动仿真模块

动导航器”标签以打开“运动导航器”窗口（简称运动导航器图4-2-2）。

在运动导航器中显示有“名称”“状态”“环境”“描述”和“Grueber数”参数列，可通过窗口下方的滑块按钮进行浏览。

其中“名称”列用于显示主模型和仿真模型等；

“状态”列用于指标工作模型的状态（该部分的信息不能被编辑）。

如图4-2-3所示，在运动导航器中只显示一个主模型名称节点，没有建立任何仿真方案，此时可通过在运动导航器中右击主模型名称并选择“新建仿真”命令来新建仿真。

选择该“新建仿真”命令，弹出一个供用户创建新仿真方案装配文件（即设置仿真分析环境）的“环境”对话框。

“环境”对话框提供的分析模型（即仿真分析方案）有俩种，即“动力学”和“运动学”。

图4-2-2运动导航器图4-2-3新建仿真

“动力学”提供动态运动与动力仿真功能，考虑力对运动的影响，可进行静力学和动力学分析，尤其适用于对自由度大于零的机械机构分析。

“动力学”提供的高级结算方案选项

有“电动机驱动”“协同仿真”和“柔体动力学”，这些高级结算方案选项可多选。

在“环境”对话框的“分析类型”选项组中选择“动力学”后，设置高级解算方案选项和组件选项，并在“仿真名”选项组中的文本框指定仿真名，如图4-2-4所示，然后单击“确定”按钮，从而新建一个仿真模型。

该仿真模型处于工作状态，其对应的“环境”列单元格将显示为“RecurDyn静力学和动力学”的信息。

“运动学”启用“运动学求解”，适用于只分析物体几何运动的情况。

在“环境”对话框中的“分类模型”选项组中选择“动力学”单选按钮，并在“组件选项”选项组的文本框中指定仿真名，如图10-4所示，然后单击“确定”按钮，完成新建一个仿真模型。

该处于工作状态的仿真模型对应的“环境”列单元格将显示有“RecurDyn运动学”的信息。

新建仿真模型（仿真环境模型）后，接下去就是在该环境中进行各种运动仿真参数的设置了。

在该环境中设置的所有运动仿真参数都将存储在该仿真环境中，由这些运动仿真参数所定义的运动模型也将以该运动仿真环境为载体进行运动仿真模拟。

需要用户注意的是，可以根据设计需要为一个主题模型建立多个仿真模型，用于在不同条件下对机构进行分析计算。

利用运动导航器可以进行很多操作，有些操作等同于在功能区中单击相应按钮。

在运动导航器中右击处于工作状态的仿真模型时，将弹出4-2-5所示的快捷菜单。

下面对该快捷菜单中的一些命令进行介绍。

1：

“保存”：

保存当前的仿真方案。

图4-2-4环境对话框

2：

“重命名”：

更改当前所选仿真模型的名称。

在新建仿真时，系统为仿真模型提供默认的仿真名，默认名称为motion-#，其中#为产生仿真模型的序号。

3：

“删除”：

将当前所选的运动仿真方案删除。

4：

“克隆”：

将当前所选的仿真模型克隆出一个新的仿真模型，新的仿真模型包含原仿真模型的运动对象和其他任何特征及存在于原仿真方案中的几何体。

5：

“新建连杆”：

定义表示为机构中刚体中的连杆。

“新建运动副”：

定义连杆间的受约束运动，包括“旋转副”“滑动副”“螺旋副”“万向节副”“球面副”“平面副”“固定副”“等速运动副”“共点运动副”“共线运动副”“方向运动副”“平行运动副”和“垂直运动副”。

6：

“新建传动副”：

可以选择“齿轮副”和“齿轮齿条副”“线缆副”或“2-3传动副”以创建相应的传动副。

7：

“新建连接器”：

可以从其级联菜单中选择“弹簧”“阻尼器”“衬套”“3D接触”或“2D接触”来进行相关操作。

8：

“新建约束”：

可以从其级联菜单中选择“点在线上副”“线在线上副”或“点在面上副”命令。

其中“点在线上副”用于约束连杆上的一个点以保持与曲线的接触，“线在线上副”用于约束连杆上的一条曲线以保持与另一条曲线的接触，“点在面上副”用于约束连杆上的一个一个点以保持与面接触。

9：

“新建驱动”：

为机构中的运动副创建一个独立的驱动。

“新建标记”：

在构建上相应点位置处创建一个标记，以通过标记获取构建上标记点所在位置的机构分析结果。

10：

“新建传动器”：

从级其联菜单中选择一个选项来创建相应的传感器，包括位移传感器、速度传感器、加速度传感器和力传感器。

11：

“新建干涉”：

检查机构是否与选定的几何体在运动的每一步存在碰撞。

12：

“新建测量”：

计算运动中每一步中俩组几何体的最小距离或最小夹角。

13：

“新建追踪”：

在运动中的每一步创建选定几何体的副本。

14：

“新建载荷”：

在展开的级联菜单中选择载荷类型命令，包括“标量力”“标量扭矩”“矢量力”和“矢量扭矩”。

15：

“编辑表达式”：

修改模型中存在的表达式。

16：

“导出表达式”：

将当前仿真模型中编辑过的表达式导出到装配主模型中以实现对主模型的修改。

17;

“信息”：

其级联菜单提供“运动连接”和“已修改的表达式”俩个选项。

选择“运动连接”选项时，系统将列出当前机构的整体信息，包括机构名称、自由度、活动构建数、各构建名称及参与的运动副名称等。

选择“已修改的表达式”选项，则显示当前仿真模型中已修改的表达式的相关信息，如表达式名称、当前值和原值等。

18:

“导出”：

其级联菜单中选择可用的一种导出格式，将机构分析结果以选定的格式化输出。

19:

“导入”：

将对象导入到主模型中，导

入对象的文件格式为“机构”或“ProcessSimulate图4-2-5运动仿真快捷菜单运动学”。

20:

“新建解算方案”：

创建一个新解算方案。

其中定义了分析类型、解算方案类型以及特定于解算方案的载荷和运动驱动。

21:

“求解器”用于选择求解器类型，如“RecurDyn”或“ADAMS”。

在运动导航器中，如果右击的是非工作状态的仿真模型，那么弹出的快捷菜单只提供“设为工作状态”命令、“重命名”命令、“删除”命令和“克隆”命令，如图10-6所示。

“重命名”命令、“删除”命令和“克隆”命令在前面已经介绍过，在此不再赘述；

“设为工作状态”命令用于将当前所选的仿真模型设为工作状态。

4.3创建连杆

在当前仿真模型中，可以定义组成目标机构的各个构件、运动副和标记等。

如果要对进行动力学分析，那么还需要为各构件赋予质量特性，以及在机构中添加相应的载荷对象等。

使用UGNX建模和装配功能建立的机械三维实体模型并不能直接成为运动机构，必须要个部件赋予一定的运动学特性，让其成为可以与别的有着相同特性的部件相连接的连杆构件，机构中每个可以运动的零部件均应被定义为连杆构件。

同时，为了组成一个能运动的机构，还必须将俩的相邻部件（包括机架、原动件、从动件）以一定方式连接起来（连接必须是可动连接，而不能是无相对运动的焊接或铆接这些固接），这便是下一节（4.4）要介绍的运动副。

所谓的运动副是指使俩个构件接触而又保持某些相对运动的可动连接。

应该将机构中刚体的对象定义为连杆构件（简称连杆）。

如果一个构件被定义为一个连杆或某个连杆的组成部分，那么该部件将不能再次被选中定义为新连杆或新连杆的组成部分。

要定义连杆（如图4-3-1），则在功能区“主页”选项卡的“设置”组中单击“连杆”按钮，弹出4-3-2所示的“连杆”对话框，下面对该对话框个选项组的功能用途进行介绍。

●“连杆对象”选项组：

该选项组用于需要创建为连杆的对象。

在该选项组中单击“选择对象”按钮，接着使用鼠标在图形窗口中选择一个或多个几何对象以创建连杆。

图4-3-1定义连杆

●

“质量属性选项”选项组：

该选项组用于设置构件质量特性的定义方法，如“自动”、“用户定义”或“无”，如图4-3-3所示。

“自动”选项表示连杆将采用系统默认的质量属性设置；

“质量和特性”选项组被激活,用户可以在“质量和惯性”选项组中对质量和惯性进行相应的自定义；

“无”选项用于不考虑连杆质量属性的情况，在只对机构进行运动学分析时可以选择“无”选项，因为在运动学仿真中，质量属性可以不考虑，而在动力学和静力学仿真时则必须考虑质量属性。

●“质量和属性”选项组：

该选项组如图4-3-4所示。

但4-3-2“连杆”对话框

图4-3-3设置质量属性选项

采用“用户定义”质量属性选项时，用

户可以在该选项组中设置连杆的质心、

质量和惯性矩参数。

“初始平动速率”选项组和“初始转动图4-3-4“质量和惯性”选项

速度”选项组：

“初始平动速率”选项组用于对连杆的初始平移速度进行设

置。

“初始转动速度”选项组用于对连杆的初始旋转速度进行设置。

这俩个

选项组的设置内容如图4-3-5

所示，均属于可选设置，一般

可不启动其相关设置。

●“设置”选项组：

该选项组用于将连杆设置为固定连杆或非固定连杆。

当在该选项组中勾选“固定连杆”复选框时，则设置连杆固定不动，连杆将作为机架。

●“名称”选项组：

该选项组用于指定连杆的名称，系统默认的连杆名称为“L#”，#为连杆的创建序号（由3个数字表示），序图4-3-5初始平动速率和初始转动速度

号默认从001开始。

4.4创建运动副和传动副

运仿真的一个重要内容，而传动副和传动副

运动仿真是机构运动而传动副则可以看做是特殊的的运动副。

两个连杆构件之间的运动传递和相对运动由运动副定义和控制。

在运动仿真应用模块的当前运动仿真环境中为相关部件定义连杆特性，接着便可以用相关运动副功能来为指定的两个连杆定义连接方式，如此操作直到完成创建全部的运动副，从而完成建立运动机构，读者需要注意的是，创建好连杆后，每个独立的非固定连杆在空间中都有6个自由度，在连杆之间创建运动副就是在各个连杆之间产生相应的约束，以达到运动和约束的效果，是这些连杆构建成一个运动机构。

4.4．1创建运动副

本节先介绍运动副的基本类型，接着介绍创建运动副所使用的对话框，然后再介绍创建运动副的一般方法和步骤

1,。

运动副的基本类型

运动副的基本类型包括“旋转副”

，“滑块副”

，“柱面副”

，“螺旋副”

，“万向节副”

，“球面副”

，“平面副”

，“固定副”

，“等速”

，“共点运动副”

，“共线运动副”

，“共面运动副”

，“平行运动副”

和“垂直”

，共15种基本类型。

下面介绍其中常用的几种类型。

（1）“旋转副”

：

活动构件绕某根轴做旋转运动，组成旋转副的两个构件之间允许具有一个绕指定轴作相对旋转的自由度。

旋转副的主要有两种形式，其中一种是连杆绕同一轴作相对转动，另一种是则是一个连杆绕固定在机架上的一根轴做旋转运动。

（2）“滑块副”

即滑动副，用于设定两个相互连接的构件之间的相对滑动，组成滑动副的两个构件之间允许存在一个沿指定方向做相对运动的自由度。

滑动副也分成两种主要形式，一种形式是一个构件固定为机架，而另一个构件在固定机架上滑动；

另一种形式则是两个构件在某平面上沿着某个方向滑动且两者之间有相对滑动。

（3）“柱面副”

一个构件的圆柱面包围另一个构件的圆柱面，并绕着轴线作相对旋转和平移。

（4）螺旋副”

，一个构件绕着另一个构件作螺旋相对运动，即组成螺旋副的两个构件沿着运动副坐标系Z轴做相对移动的同时绕Z轴作相对旋转。

螺旋副也有两种情形，一种是一个连杆绕固定在机架上的一根轴进行旋转移动，另一种则是两个连杆绕同一轴作相对的旋转移动。

（5）“万向节副”

可以定义两个连杆绕相互正交的轴做相对运动，该运动副具有两个旋转的自由度。

（6）“球面副”

实现两个构件之间作各个自由度的相对转动，即组成球面副的两个构件之间允许有3个分别绕X，Y,Z轴作相对转动的自由度。

注意：

对于组成球面副的两个构件，其球面副在各个构件上的坐标系原点必须重合。

（7）“平面副”

组成平面副的两个构件之间允许存在3个自由度，其中两个沿两构件接触平面做相对移动，另一个绕接触平面法线作相对转动。

（8）“固定副”

两个构件采用固定连接，通常在箱体、底座和支架之间设立固定副。

2.创建运动副所使用的对话框

在功能区“主页”选项卡的“设置”组中单击”运动副”按钮，弹出运动副对话框，第一次打开的该对话框具有“定义”选项卡，“摩擦”选项卡和“驱动”选项卡，如图4-4-1所示。

“定义”选项卡、用于指定运动副类型并为该运动副指定连杆，以及设定极限条件，显示比例和名称等，“摩擦”选项卡用于设置是否启动摩擦，以及相应的摩擦参数；

“驱动”选项卡则用于为选定的运动副类型指定驱动方式。

例如;

选择的运动副类型为“旋转副”，那么在驱动选项卡的下拉列表框中可选择“无”“恒定”“简谐”“函数”或“铰链运动”驱动方式。

图4-4-1“运动副”对话框

a）“定义”选项卡b）“摩擦”选项卡c）“驱动”选项卡

这里着重介绍定义选项卡各主要选项组的功能含义。

“类型”选项组：

从该选项组的下拉列表框中选择运动副类型.

“操作”选项组：

用于定义运动副中的第一个连杆构件，以及对该运动副在第一个连杆机构中的坐标系原点和方位进行定义，当该选项组的用作连杆按钮处于被选中激活状态时在图形窗口中选择组成运动副的第一个构件的几何对象（如线圆实体边或实体等），ugnx系统将根据所选的几何对象（如线圆实体边或实体等）自动获得运动副在该构件上的坐标系原点和方位（即提供默认的坐标系原点和方位），如果ugnx系统提供默认的坐标系原点和方位不是所需要的或者不是正确的，那么需要用户使用该选项组中相应工具和选项来自行制定。

“基本”选项组：

用于定义运动副中的第二个连杆机构，以及对该运动副在第二个连第一个连杆一样定义其原点和方位。

“啮合连杆”复选项主要用于判断由不连接构件组成的运动副（“万向节除外”）在调用机构分析解算器是是否连接在一起。

当勾选中“啮合连杆”复选框时，在机构分析中，解算器会根据运动副的约束条件讲两个构件连接起来，例如球面副按两构件的坐标系原点实现连接；

而旋转副则按两构件上

坐标原点及Z轴重合来连接，在这种情况下，需要分别对组成运动副的两个构件上的坐标系原点和方位进行设定（包括系统默认设定和用户手动设定）。

当未勾选“啮合连杆”复选框但是却选择了第二个连杆构件，则不需要对第二个构件中的运动副原点和方位进行设定。

这是因为系统会默认两构件中的运动副坐标系原点和方位一致，即第二个构件中的运动副坐标系原点和方位会根据第一个构件的选取自动获得。

另外，为勾选“啮合连杆”复选框并且未指定第二个连杆时，第一个连杆机构将默认与机架连接。

“极限”选项组：

当选择某些运动副类型（如旋转副和滑块）时才出现此选项组，用于设置当前运动副的限制条件。

“设置”选项组：

用于设置运动副显示图标的显示比例等。

“名称”选项组：

用于设定运动副的名称。

默认的运动副名称命名形式”J#”,#为三个数字表示的序号，默认从001开始，如“J001”。

3.创建运动副的一般方法步骤

虽然运动副类型较多，不同的运动副类型所定义内容也会有所不同，但他们创建的方法是基本相似的，下面总结一下创建运动副的一般方法步骤。

1）在功能区“主页”选项卡的设置组中单击运动副按钮，弹出运动副对话框。

2）在“定义”选项卡的类型下拉列表框中选择一种运动副类型。

3）利用“操作”选项组定义运动副要约束的第一个连杆。

当选择第一个连杆时，系统会根据选择位置自动判断出要创建的运动副在该连杆上的原点和方向。

对于选择位置为圆或者圆弧时，系统推断运动副的原点位置圆弧或圆心的位置，运动副的Z轴垂直于该圆所在的平面，对于选择位置为直线时，系统推断出运动副的原点位置位于该直线最近的控制点上，且运动副的Z轴平行于该直线。

如果默认的原点和方向不正确，那么由用户重新对他们进行定义。

运动副的方位位置是指两个连杆或连杆与机架连接时关节点的所在，连杆将在此的点与机架或另一个连杆连接。

对于不同的运动副，其原点和方位的定义会有相应的要求，这需要用户多加注意和总结。

4）如果在“基本”选项组取消勾选“啮合连杆”复选框且没有选择第二连杆，那么运动副中的第一个连杆将与机架连在一起，通常可表示运动副相对于地面运动。

如果要为运动副定义要约束的第二连杆，那么需要在基本选项组中单击基本连杆按钮，并选择运动副中要连接约束的第二连杆，对于选定第二连杆的情形主要分两种情况，一种是勾选啮合连杆复选框的情形，此时通常需要根据运动副的类型正确指定运动副在第二个连杆上的坐标系原点和方位，另一种则是未勾选啮合连杆复选框的情形，此时常不需要对运动副在第二个连杆构件上的原点和方位进行设置。

5）在“运动副”对话框的其他选项组进行相应的设置。

6）在“运动副”对话框中单击“应用”按钮或“确定”按钮

4.4.2创建传动副

传动副是特殊的运动副，可以将传动副看做是基于基本运动副之间的传动副，主要包括齿轮副，齿轮齿条副，线缆副和2-3传动副。

1，齿轮副

齿轮副用于定义两个运动副之间的相对旋转运动，可以模拟一对齿轮的啮合传动，如图4-4-2所示。

在创建齿轮副之间，需要先定义两个旋转副或一个旋转副和一个柱面副（由两个齿轮分别与其他构件组成）。

在功能区主页选项卡中的传动副组中单击齿轮副按钮，弹出图4-4-3所示的齿轮副的对话框；

接着分别选定第一个运动副（选择第一个齿轮的旋转副）和第二个运动副（选择第二个齿轮的旋转副或柱面副），并在设置选项组中的比率文本框中输入齿轮的传动比值，即被定义的第一个齿轮和第二个齿轮的节圆半径的比例（显示比例只是设置齿轮副图标在图形窗口中的显示比例）;

在名称选项组的文化框中设定齿轮副的名称，然后单击应用按钮或确定按钮，即可完成创建一个齿轮副。

图4-4-2齿轮副示意

图4-4-3“齿轮副”对话框

2．齿轮齿条副

齿轮齿条啮合运动如图4-4-4所示，齿轮齿条副便是用于模拟齿轮与齿条之间的啮合运动。

在创建齿轮齿条副之间，通常需要先定义一个滑动副（由齿条和除齿轮外的另一个构件组成）和一个旋转副（由齿轮和除齿条外的另一个构件组成），

在功能区主页选项卡的传动副组中单击齿轮齿条副按钮，弹出图4-4-4所示的齿轮齿条副对话框。

第一个运动副选择齿条的滑动副，第二个运动副选择齿轮的旋转副，在设置选项组中的比率文本框中设置齿轮的节圆半径（系统默认的该值为齿轮旋转轴线与齿条滑动轴线之间的距离），设定的该值决定齿轮齿条传动的节点（接触点）。

当然也可以利用接触点选项组手动定义齿轮齿条传动的节点。

另外，“名称”选项组的文本框中设置齿轮齿条的名称，最后单击应用按钮或者确定按钮。

图4-4-4齿轮齿条啮合传动

图4-4-5“齿轮齿条副”对话框

3．线缆副

线缆副用于定义两个滑动副之间的相对运动，构成线缆副的构件对象可以是金属丝，带轮，皮带和滑轮等。

在创建线缆副之前，要先定义两个滑动副。

在功能区“主页”选项卡的“传动副”组中单击“线缆副”按钮，弹出图4-4-6所示的“线缆副”对话框，接着接着分别选择线缆副的第一滑动副和第二个滑动副，以及设置比率和名称，然后单击“应用”

按钮或“确定”按钮。

4．2-3传动副

2-3传动副用于定义两个或3个旋转副、滑动副和柱面副之间的相对运动。

在功能区主页选项卡的传动副组中单击2-3传动副按钮

，弹出图4-4-7所示的线缆副对话框，从“附着类型”选项组的下拉表框中选择“2联接传动副”或“3联接传动副”，接着根据所选的附着类型进行分别定义。

图4-4-6“线缆副”对话框

图4-4-7“2-3传动副”对话框

10.5新建约束

运动仿真环境中新建约束的命令工具有以下3个，他们均位于功能区“主页”选项卡的“约束”中。

他们是运动副和传动副的补充工具。

“点在线上副”按钮：

该按钮用于约束连杆上的一个点以保持与曲线相互接触

。

单击此按钮，弹出图4-5-1所示的“点在线上副”对话框，接着选择连杆并指定连杆上的一个点，再利用“曲线”选项组来选择曲线，其中曲线参数化方法有“用户定义的间距”和“基于曲率”两种。

图4-5-1“点在线上副”对话框

“线在线上副”按钮：

该按钮用于约束连杆上的一条曲线以保持与另一曲线的接触，单击此按钮，弹出图4-5-2所示的“线在线上副”对话框。

接着分别指定要约束的第一曲线集和第二曲线集，并设置线在线上副图标的显示比例和名称。

“点在曲面上”按钮：

该按钮用于约束连杆上的一个点以保持与面接触。

单击此按钮，弹出图4-5-3所示的“点在曲面上对话框，接着选择连杆及该连杆上的一个点，再利用“面”选项组来选择一个面，从而使连杆上的一个选定点保持与选定面相接触。

图4-5-2“线在线上副”对话框

图4-5-3“点在曲面上”对话框

4.6连接器和加载

在“运动仿真”应用模块中，用户可以根据实际情况给运动机构定义“连接器”和“加载”（添加载荷），使整个机械运动模型在逼近真实的工作状态下工作，通过模拟机构零件间的弹性连接、弹簧、阻尼元件和控制力等尽可能的获得与真是情况相吻合的运动状态。

4.6.1连接器

在“运动仿真”应用模块的“主页”选项卡中提供了一个“连接器”组，该组包括有“弹簧”按钮、“阻尼器”按钮，“衬套”按钮、“3接触”按钮和“2D接触”按钮，下面分