运动仿真

运动仿真

本章主要内容：

●运动仿真的工作界面

●运动模型管理

●连杆特性和运动副

●机构载荷

●运动分析

9.1 运动仿真的工作界面

本章主要介绍UG/CAE模块中运动仿真的功能。运动仿真是UG/CAE（Computer Aided Engineering）模块中的主要部分，它能对任何二维或三维机构进行复杂的运动学分析、动力分析和设计仿真。通过UG/Modeling的功能建立一个三维实体模型，利用UG/Motion的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系既可建立一个运动仿真模型。UG/Motion的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性分析工作，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到大量运动机构的运动参数。通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，对运动机构进行优化。

运动仿真功能的实现步骤为：

1．建立一个运动分析场景；

2．进行运动模型的构建，包括设置每个零件的连杆特性，设置两个连杆间的运动副和添加机构载荷；

3．进行运动参数的设置，提交运动仿真模型数据，同时进行运动仿真动画的输出和运动过程的控制；

4．运动分析结果的数据输出和表格、变化曲线输出，人为的进行机构运动特性的分析。

9.1.1 打开运动仿真主界面

在进行运动仿真之前，先要打开UG/Motion（运动仿真）的主界面。在UG的主界面中选择菜单命令【Application】→【Motion】,如图9-1所示。

图9-1 打开UG/Motion操作界面

选择该菜单命令后，系统将会自动打开UG/Motion的主界面，同时弹出运动仿真的工具栏。

9.1.2 运动仿真工作界面介绍

点击Application/Motion后UG界面将作一定的变化，系统将会自动的打开UG/Motion 的主界面。该界面分为三个部分：运动仿真工具栏部分、运动场景导航窗口和绘图区，如图9-2所示。

图9-2 UG/Motion 主界面

运动仿真工具栏部分主要是UG/Motion各项功能的快捷按钮，运动场景导航窗口部分主要是显示当前操作下处于工作状态的各个运动场景的信息。运动仿真工具栏区又分为四个模块：连杆特性和运动副模块、载荷模块、运动分析模块以及运动模型管理模块，如图9-3所示。

图9-3 四个运动仿真工具栏区

运动场景导航窗口显示了文件名称，运动场景的名称、类型、状态、环境参数的设置以及运动模型参数的设置，如图9-4所示。运动场景是UG运动仿真的框架和入口，它是整个运动模型的载体，储存了运动模型的所有信息。同一个三维实体模型通过设置不同的运动场景可以建立不同的运动模型，从而实现不同的运动过程，得到不同的运动参数。

图9-4 运动场景导航窗口

9.2 运动模型管理

打开UG/Motion的主界面之后，将会弹出运动模型管理工具栏，如图9-5所示。

图9-5 运动模型管理工具栏

本节将对工具栏中的各个选项进行说明。

9.2.1 场景导航窗口

1．运动场景的建立

在进行运动仿真之前必需建立一个运动模型，而运动模型的数据都存贮在运动场景之中，

所以运动场景的建立是整个运动仿真过程的入口。

利用UG/Modeling的功能建立了一个三维实体模型时必需将该模型设为一个运动可控模型（Master Model），完成几何模型的创建之后，选择【Application】→【Motion】菜单项，弹出运动场景导航窗口，该模型将自动的显示于运动场景导航窗口中，选种该模型按右键将弹出一快捷菜单，如图9-6所示。

图9-6 弹出快捷菜单

如果在进入运动仿真界面后，运动场景导航窗口没有相应的打开，用户可以在运动模型

工具栏中单击按钮Scenario Navigator（场景导航），系统将会自动打开运动场景导航窗口。

在模型的右键快捷菜单中选择New Scenario菜单项，将建立一个新的运动场景，默认名称为Scenario_1，类型为Motion，运动仿真环境为静态动力学仿真（Statics & Dynamics），该信息将显示在运动场景导航窗口中，并且运动仿真各运动仿真工具栏项将变为可操作的状态，如图9-7所示。

图9-7 建立一个新场景

运动场景建立后便可以对三维实体模型设置各种运动参数了，在该场景中设立的所有的运动参数都将存储在该运动场景之中，由这些运动参数所构建的运动模型也将以该运动场景为载体进行运动仿真。重复该操作可以在同一个Master Model 下设立各种不同的运动场景，包含不同的运动参数，实现不同的运动。

2．运动场景的编辑

运动场景建立后可以对它进行一定的编辑，包括运动场景的重命名（Rename）、删除（Delete）和复制（Clone）。

1）运动场景的重命名

选种某一运动场景，单击鼠标右键将弹出一快捷菜单，如图9-8所示。

图9-8 弹出运动场景快捷菜单

选择快捷菜单中的Rename 菜单项后，运动场景导航窗口中的场景名称将自动变为可编辑的状态，如图9-9所示。在该对话框中键入新的运动场景名称应用后既可实现运动场景的重命名。

图9-9 运动场景的重命名

2）运动场景的删除

选择快捷菜单中的Delete菜单项既可实现运动场景的删除。

3）运动场景的复制

选择快捷菜单中的Clone菜单项既可实现运动场景的复制，复制后的运动场景与原来的运动场景的各个参数都相同，如图9-10所示，通过分别选择【scenario_1】→【Clone，scenario_2】→【Clone，scenario_3】→【Clone】菜单项新建了三个与scenario_1各项参数都相同的运动场景，分别默认为scenario_2、scenario_3、scenario_4。

图9-10 运动场景的复制

3．运动场景参数的设置和信息的输出

1）运动场景环境参数的设置

选种某一运动场景，单击鼠标右键将弹出一快捷菜单，选择Environment菜单项将弹出【运动仿真环境类型设置】对话框，如图9-11所示。

图9-11 运动仿真环境类型设置

该对话框中的各个选项说明如下：

●Kinematics：

●Statics Dynamics：

通过不同的选择可以将运动仿真环境设置为运动学仿真或者是静态动力学仿真。

2）运动场景信息的输出