案例3 基于UG的机械动力学分析-运动仿真共27页文档
基于UG的工业机械臂运动与仿真分析
贵州大学机械工程学院硕士研究生期末考试题目《虚拟样机技术》（2014级）学院：机械工程学院专业：机械工程班级：机研1402班*名：***学号：**********指导教师：***2015年09月 12日基于UG的工业机械臂运动与仿真分析王浦舟（贵州大学机械工程学院，贵州贵阳，550025）摘要：简要介绍了虚拟样机的定义，根据工业要求设计了一个用于搬运物体的简单机械臂，从各机构的建模、装配到仿真，全程使用UG 10.0对其进行操作。
分析了该机构的位移时间图像和速度时间图像，根据这两个图像的特征对机构进行改进，最后得到最合理的形状结构的运动参数。
关键字：虚拟样机UG 10.0 位移时间图像速度时间图像Movement and Simulation Analysis of IndustrialMechanical Arm Based on UGWang Pu-zhou(College of Mechanical Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, China)Abstract: This paper introduces the definition of virtual prototype briefly, according to the request of industrial design a simple mechanical arm used to moving a objects, from institutions modeling, assembly to the simulation, using UG 10.0 to manipulate it.Analyzed the displacement of the agency's image and speed time images, according to the features of the two images to improve the institution, finally get the most reasonable shape of the structure of the motion parameters.Key words: virtual prototype; UG 10.0; displacement-time image; velocity-time image0前言虚拟样机技术是一种基于计算机技术的新概念，虚拟样机技术的概念还处于发展的阶段，在不同应用领域中存在不同定义。
基于UG的升降机构的建模及运动仿真
基于UG的升降机构的建模及运动仿真升降机是工业自动化生产中非常重要的机构，广泛应用于各种机械设备的升降装置。
在升降机的构造中，升降机构是起到关键作用的部分之一。
本文将基于UG软件对升降机构进行建模和运动仿真。
首先，在UG软件中绘制出升降机构的三维模型。
升降机构主要由支架、升降柱、伸缩杆、导轨、保护套等零件组成。
在绘图过程中，需要根据具体的工程要求进行尺寸和配比的设计。
其次，根据升降机的工作原理和运动规律，建立升降机构的动力学模型，并对其进行运动仿真。
升降机的运动状态可以分为升降、下降、伸出和收回四种类型。
在每种状态下，升降机的运动规律都是不同的，需要针对性地进行建模和仿真。
在进行运动仿真时，需要当前升降机状态的初始参数，例如各个零部件的初始位置、速度、加速度等，同时还需要给定的系统参数，例如负载重量、电动机的功率等。
调整这些参数可以让仿真结果更加贴近实际。
最后，通过实际测量和仿真结果的对比，对升降机构进行优化改进。
对不合理的部分进行修正和调整，使其在升降、下降、伸出和收回等不同工况下均能保持良好的性能和稳定性，从而保证升降机的正常运转和安全性。
综上所述，通过UG软件对升降机构进行建模和运动仿真，可以充分了解升降机的结构和运动规律，有助于发现潜在的问题并加以优化改进，提高升降机的精度和有效性，提高生产效率和安全性，从而更好地满足工业自动化生产的需求。
数据分析是一个非常有效的方法，可以用来研究各种信息。
无论是个人还是公司，皆可以从数据分析中受益。
这里，我们将列出一些数据，并进行分析，以展示数据分析的价值和实际意义。
以一个假设的数据集为例：一家服装公司在过去三个月内销售了1000件女装，其中450件为裙子，300件为上衣，250件为外套。
以下是对该数据集的分析结果：1.销售额分析这家服装公司在过去三个月总共获得了销售额1500万美元。
从销售额来看，裙子销售额为675万美元，上衣销售额为450万美元，外套销售额为375万美元。
案例3 基于UG机械动力学分析-运动仿真
2018/11/7
1.1
打开运动仿真主界面
菜单命令：
【开始】→【运动仿真】
2018/11/7
环境设置
运动学分析：分析仿真机构的运动并 决定机构在约束状态下的位移、速度 、加速度的值的范围
运动学求解需注意以下几点：
软件根据求解时输入的时间与步长的值对模型做动画仿真
外部的载荷与内部的力影响反作用力但不影响运动 连杆和运动付假定都是刚性的 自由度为0 注意：运动学分析时，对有自由度或有初始力的机构结算器不进行求解 ，这类机构需要做动力学分析
2018/11/7
1）旋转副 (Revolute)
可以实现两个相连件绕同一轴作相对的转动
2）滑动副（Slider）
滑块连接是两个相连件互相接触并保持着相对的滑动
3）圆柱副（Cylindrical）
实现了一个部件绕另一个部件（或机架）的相对转动
4）螺纹副（Screw）
实现了一个部件绕另一个部件（或机架）作相对的螺旋运动
副（Joint）相联接，组成运动机构。
2018/11/7
2.1
连杆特性的建立
点击运动仿真工具栏区的连杆特性和
运动副模块中的图标 (Link)，系
统将会打开【连杆特性创建】对话框
。 同一对象不能属于两个连杆
2018/11/7
2.2
连杆特性参数的编辑
对各项参数 的编辑与连 杆建立时的 参数设置操
作完全相同
2018/11/7
环境设置
动态分析：如果模型有一个或多个自 由度，必须做动力学分析，在动力学 仿真中，可以在求解方案对话框中选 择静力平衡选项。
静力平衡分析将模型移动到一个平衡 的状态。
基于UG的运动仿真及高级仿真
《基于UG的运动仿真及高级仿真》项目一：机构运动仿真项目要求：熟悉UG机构运动仿真模块的内容，掌握运动仿真的一般流程和方法，并根据分析输出结果对机构进行优化。
任务一：熟悉掌握运动仿真基础知识运动分析模块（Scenario for motion）是UG/CAE模块中的主要部分，用于建立运动机构模型，分析其运动规律。
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模块可以进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。
运动分析模块的分析结果可以指导修改零件的结构设计（加长或缩短构件的力臂长度、修改凸轮型线，调整齿轮比等）或调整零件的材料（减轻或加重或增加硬度等）。
设计的更改可以反映在装配主模型的复制品分析方案中，再重新分析，一旦确定优化的设计方案，设计更改就可反映在装配主模型中。
一、运动方案创建步骤1．创建连杆（Links）；2．创建两个连杆间的运动副（Joints）3．定义运动驱动（Motion Driver）◆无运动驱动（none）：构件只受重力作用◆运动函数：用数学函数定义运动方式◆恒定驱动：恒定的速度和加速度◆简谐运动驱动：振幅、频率和相位角◆关节运动驱动：步长和步数二、创建连杆创建连杆对话框将显示连杆默认的名字，格式为L001、L002 (00)质量属性选项：质量特性可以用来计算结构中的反作用力。
当结构中的连杆没有质量特性时，不能进行动力学分析和反作用力的静力学分析。
根据连杆中的实体，可以按默认设置自动计算质量特性，在大多数情况下，这些默认计算值可以生成精确的运动分析结果。
但在某些特殊情况下，用户必须人工输入这些质量特性。
固定连杆：人工输入质量属性，需要指定质量、惯性矩、初始移动速度和初始转动速度。
ug运动仿真.pdf
ug运动仿真.pdf4.1 NX运动仿真概述本节将简要对 UG NX 的运动仿真界面和运动仿真工具进行基本的介绍，通过本节的学习，读者可以初步地认识UG NX 的运动仿真功能。
41.1 进入运动仿真模块由于运动仿真需要通过主模块来创建，因此需要先打开主模板，才能进一步进行运动仿真。
下面将介绍进入运动仿真模块的步骤。
打开主模版文件，也可以是包含了装配信息的文件。
（1）单击应用模块中的“运动”按钮。
即可进入运动仿真界面。
（2）在资源导航器中选择“运动导航器”，右键单击根目录按钮，在弹出的快捷菜单中选择“新建仿真”命令，将弹出“环境”对话框，设置好参数后，单击“确定按钮，即可进入新的运动仿真建立，如图4-1所示。
图4-1 “环境”对话框4.1.2 运动仿真界面运动仿真界面与建模界面样式大体上相似，但其工具与命令则有了较大的变化，如图4-2所示。
图4-2 运动仿真界面菜单栏：包含9个菜单命令，如文件、主页、结果、曲线、分析等。
工具栏：由基本环境工具栏、运动工具栏、动画控制工具栏组成，提供操作所需要的命令的快捷按钮。
运动导航器：通过树形结构显示各个数据，可以进行新建、克隆、删除运动仿真等命令。
4.1.3 运动仿真工具栏运动仿真工具栏包含了进行运动仿真时所需要的大部分命令，如连杆、运动副、齿轮副等，如图4-3所示。
有时运动工具栏也可以根据需要拆分成几个小的工具栏。
图4-3 “运动仿真”工具栏下面将对几种常用命令进行介绍。
连杆：通过连杆命令可以将部件定义为连杆，在运动仿真时部件将作为连杆进行分析模拟，如图4-4所示。
运动副：运动副可以将连杆连接起来，并通过定义不同的运动副的类型使连杆能够进行相应的动作，如图4-5所示。
图4-4 “连杆”对话框图4-5 “运动副”对话框传动副：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。
UG运动仿真-运动分析
运动分析对原来的三维实体模型完成了连杆特性的设置，运动副的建立和外载荷的添加的前置处理后，就完成了运动模型的构建。
此时可以利用UG/Motion运动分析工具栏，对创建的运动模型进行运动仿真，如图9-65所示。
图9-65 运动分析工具栏UG/Motion模块嵌入了Mecha nical Dynami cs公司（MDI）的求解器AD AMS/Kinema tics，在建立运动模型的同时U G/Motion已经为该求解器建立了初始数据或输入文件，只有运行UG/Motion的运动分析模块既可自动的将初始数据和输入文件输入到求解器中，从而得出运动模型运动后的各种数据，完成运动模型合理性的检查。
9.5.1 运动仿真过程的实现UG/Motion的运动分析模块可以设置运动分析的类型，并通过对运动分析过程的控制，可以直观的以动画的形式输出运动模型不同的运动状况，便于用户比较准确了解所设计的运动机构实现的运动形式。
1．设置运动仿真的参数1）运动分析类型的设定UG/Motion的运动分析类型有两类：静态分析和动力学分析。
点击功能菜单区运动分析模块中的运动（Animat ion）按钮，将弹出一个【运动分析选项】（Analys is Option s）对话框，该对话框的第一个选择区域就要求用户选择运动分析的类型，各选项的功能如图9-66所示。
图9-66 【运动分析选项】对话框2）运动控制参数的设定在上述的运动分析选项（Analys is Option s）对话框中，第二个区域即要求用户输入运动控制参数：运动时间和运动步骤。
整个运动模型运动的快慢就是由这两个参数决定的。
2．运动仿真过程的动画输出及控制1）运动仿真过程的控制设置完了运动分析的参数后，若选择的运动分析类型为静态分析点击OK键，将弹出一个【静态平衡】（Static Equili brium）对话框，如图9-67所示。
UG运动仿真分析
可以实现一个部件相对于另一部件的直线运动。
• 圆柱副
用来连接两个连杆，有两个自由度，一个移动自由度和一个转动 自由度。
• 螺旋副
圆柱副和定角度的转动连杆，有两个自由度。
• 球形副
用来连接两个连杆，有三个自由度。
• 平面副
用来创建两个连杆的平面相对运动，有三个自由度：2个移动自由 度和1个旋转自由度。
以时间为单位 播放 以步数为单位 播放
设计位置 装配位置
第21页/共25页
• 球铰
关节运动仿真，通过控制一个或多个原动运动副的位移 步长来进行机构动态仿真。位移为步长大小和步数的乘 积。
• 生成图表
动画或关节仿真后，可通过图表方式输出机构的分析结 果。
Y-轴：可通过下拉菜单设置Y轴参数。 值：‘幅值’和‘角度幅值’表示参数是各分量的合
➢恒定：给运动副添加一个不变的原始驱动力，旋转或线形位移。 ➢谐波：给运动副添加一个谐振变化的原始驱动力，如光滑的正弦运
动。 ➢一般：由用户通过函数编辑器自定义一个表达式，定义运动副的运
动。 ➢ 球铰：用于设置基于位移的第动11态页/仿共2真5页，可设定转动副具有独立时间
• 滑动副
用来连接两个连杆，有一个自由度，连杆之间不许有转动。
第6页/共25页
创建运动分析对象
在运动分析中，连杆和运动副是 组成构件的最基本要素，两者都具备是 机构运动的必要条件。
连杆
运动副
第7页/共25页
❖ 连杆
连杆几何体
连杆几何体用于将屏幕 中的几何体定义为连杆， 同时系统对该杆赋予一个 默认的名称。
名 称
• 对机构作运动分析， 不必赋予质量和惯性矩等参数。
2. Scenario 模型
UG运动仿真论文
题目：基于UG的机械产品运动仿真姓名：刘光祥学号： 200808081298 系部：机电工程系专业：机电一体化指导老师：陈卫华提交时间： 2010年12月6日摘要UG是目前市场上功能最极致的产品设计工具。
它不但拥有现今CAD/CAM软体中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术，更提供高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造形设计。
UG提供工业标准之人机介面，不但易学易用，更有无限次数的undo功能、方便好用的弹出视窗指令、快速图像操作说明、自订操作功能指令及中文化操作介面等特色，并且拥有一个强固的档案转换工具，能转换各种不同CAD应用软体的图档，以重复使用旧有资料。
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。
目录摘要 (2)概述.................................................................................. 错误！未定义书签。
第一章建模...................................................................... 错误！未定义书签。
1.0 连杆的设计 ............................................................ 错误！未定义书签。
基于UG和ADAMS的采摘机器人动力学仿真分析_李卓然
究的重点 ， 包括姿态 、 位置和力学分析 。 利用 ADAMS 可以输出机械手各个关节的时间 － 位移曲线 ， 取主要 的 3 个关节曲线进行输出 ， 如图 4 所示 。
( 1)
z0 表示机器人的初始高度 ， 取值为 260mm ; S 其中 ， 取值为 6mm ; T 取值为 2mm 。 给机器人添加一个质心 运动 ， 其运动的轨迹方程为 Tra X = 3 · time · cos ( 3． 14 × time ) Tra Y = 3 · time · sin ( 3． 14 × time ) Tra Z = 3 · time 将仿真时间设置为 t = 20s ， 步 长 为 600 步 ， 利用 ADAMS / View 模块提供的对象测量功能对机器人的每 个关节的位移进行测量 ， 然后可以输出位移 － 时间曲 线 ; 利用曲线处理工具对曲线进行一阶和二阶求导 ， 便可以得到机器人机械手的速度和减速度曲线 。 将模型的各个零件导入 到 ADAMS 之 后 ， 零件之 间还没有添加约束 ， 构件之间在 ADAMS 中是独立存 在的 ， 因此需要给机器人装配体 添 加 运 动 约 束 ，ADAMS / View 共提供了 3 种类型的约束 ， 包括基本约束 、 运动约束和运动副约束 。 图 3 为机器人添加约束的示意图 。 其中 ， 机械臂 和执行末端的各个关节之间都是转动关节 ， 因此可以
The stress in the Z direction of the robot manipulator
图 5 表示通过仿真模拟计算 ， 在 Z 方向上得到的 采摘机器人的受力曲线 。 由图 5 可以看出 : 机械手在 3 个关节的受力大致相同 ， 在圆锥运动时 ， 变化不大 ， 因此符合设计的要求 。
基于UG的四连杆机构的运动分析仿真[1]
![基于UG的四连杆机构的运动分析仿真[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/05b9da0a2e60ddccda38376baf1ffc4fff47e243.png)
基于UG的四连杆机构的运动分析仿真[1]第24卷第4期轻工机械Vol. 24,No. 4.2006年12月L ight IndustryMachineryD ec. , 2006[研究·设计]基于UG的四连杆机构的运动分析仿真沈庆云,沈自林(图章注释新建图章 sun2008-9-27 17:58:05空白)(佛山科学技术学院,广东佛山528000)0 引言机构的运动分析,就是对机构的位移、轨迹、速度、加速度进行分析,根据原动件的运动规律,求解出从动件的运动规律。
由于机构的复杂性,用传统的方法分析机构的运动非常费时,且精度低。
本文以世界著名的CAD .CA E.CAM系统U nigraphics (简称U G )软件为工具,用计算机模型代替机构的实际模型,通过求解计算机模型,获得精确的机构运动参数,用图形和动画来模拟机构的实际运动过程,这是传统的分析方法所不能比拟的。
在UG的机构仿真模块(U G ScenarioforM otion)中嵌入求解器ADAM SKinem atics,可以对二、三维机构进收稿日期: 2005210231行复杂的运动学、动力学分析及设计仿真,分析产品的临界位置、反作用力、速度及加速度。
摘要:利用基于UG的机构运动分析模块,详细介绍了一套完整的四连杆机构的参数化建模设计、运动副的创建与运动仿真。
关键词:参数化建模;连杆机构;运动仿真中图分类号: TH 122 文献标志码:A 文章编号: 100522895 (2006) 04200742021 四连杆参数化建模与装配在这里预先设定四连杆的长度数据及几何造型如表1所示。
将表1各组件装配,即可形成1个四连杆机构(如图1)。
在计算机中创建连杆机构,将连杆1、连杆2、连杆3和机架分别创建成连杆。
图1 四连杆机构表1 四连杆基本参数2 创建运动副(J oints )考虑到所有连杆均作旋转运动,将建立4个旋转副,其中有2个旋转副与地固定(只要将机架设成与地固定即可实现)。
UG NX运动分析实例
运动副5（J005）角速度图：
三
维 设
谢谢观看！
计
三 维
UGNX运动分
设 计
析实例
UGNX运动分析实例
■ 通过UG NX软件，对平面四连杆机构进行三维建模，通过预先给定尺， 之后建立相应的连杆、运动副及运动驱动，对建立的运动模型进行运动 学分析，给出构件上某点的运动轨迹及速度和加速度变化的规律曲线， 用图形和动画来模拟机构的实际运动过程，这是传统的分析方法所不能 比拟的。
分析实例——求解结果分析
■ 经过解算，可对平面四杆机构进行运动仿真显示及其相关的后处理，通过动画可以观察 机构的运动过程，并可以随时暂停、倒退，选择动画中的轨迹选项，可以观察机构的运 动过程，还可以生成指定标记点的位移、速度、加速度等规律曲线。
具体操作如下：
1 如图a所示，在运动导航窗口中右键点击【XY-作图】按钮，选择【新建】，软件会 自动跳出【图表】对话框，如图b所示。选择J002旋转副后，Y轴属性请求选择速度，分量 选择角度幅值，即表示角速度，接着点击【Y轴定义】中的【+】将Y轴分量确定，最后点 击【应用】输出图表，为了方便起见，我们还可以将数据导出至Excel图表格式，如图c和 d所示。
■ 连杆添加具体操作步骤如下：
1 如图a所示，点击功能区上的【连杆】 按钮，弹出新建连杆对话框，如图b所示。
2 选中连杆1，点击【应用】创建连杆L1， 再选中连杆2点击【应用】创建连杆L2，再选 中连杆3点击【应用】创建连杆L3，再选中连 杆4点击【应用】创建连杆L4，最后单击取消 ， 创建完成，可以在运动导航窗口模型树下看见 四个连杆，如图c所示。NX 10.0 环境中，系 统会自动识别连杆并创建。
6 点击运动副对话框中的【基本】标签，勾选【啮合连杆】，点击【选择连杆】，并 在视图区选择连杆1，指定连杆1的上端圆心为指定原点，同样选择Z轴正向为指定矢量。
基于UG软件平台的四连杆机构运动仿真分析
基于UG 软件平台的四连杆机构运动仿真分析3余振华(常州机电职业技术学院,江苏常州 213000)摘 要:在NX 草图环境下,对平面四连杆机构进行草图建模。
通过草图约束及尺寸动画功能确定各连杆的尺寸,之后在NX 运动分析环境下,建立相应模型并进行运动学分析,得出构件某点的运动轨迹及速度、加速度的变化规律。
关键词:UG NX;草图;平面四连杆机构;运动仿真中图分类号:T H133.5 文献标识码:A 文章编号:1006-4414(2010)01-0010-02M oti on sim ul a ti on ana lysis of four -bar li n kage ba sed on UG software Pl a tfor mYu Zhen -hua(Changzhou m achinery -electricity vocational technical college,Changzhou J iangsu 213000,China )Abstract:The paper deals with sketch modeling of the p lanar f our -bar linkage in the NX sketch envir on ment .Thr ough the sketch constraint and size cart oon functi ons t o deter m ine the size of each linkage,after that building corres ponding model and carried out kine matics analysis in the NX moti on analysis envir on ment .Itwas concluded that variati on of s ome point ′s traject o 2ry and s peed,accelerati on .Key words:UG NX;sketch;p lanar f our -bar linkage;si m ulati on1 前 言平面四杆机构是平面连杆机构的基础,它虽然结构简单,但其承载能力大,而且同样能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律,因而在工程实践中得到了广泛的应用。
基于UG软件的四连杆运动仿真分析
基于UG软件的四连杆运动仿真分析UG软件是一款常用的CAD（计算机辅助设计）软件，它能够帮助工程师进行各种模型的建立、装配和分析。
在机械领域，UG软件被广泛应用于各类机械零部件的设计和仿真。
本文将就UG软件的四连杆运动仿真分析进行探讨，并详细介绍其原理、步骤及应用场景。
一、四连杆的基本概念四连杆是一种机械传动机构，由四条杆件和四个旋转副构成。
其中两条较长的杆件在一端旋转固定，称为地杆，另外两条较短的杆件同样旋转固定，称为摇杆。
四连杆的动作主要靠摇杆的运动驱动，使机械系统完成各种工作。
四连杆的工作原理强调套路重复的动作，即摇杆先向一个方向运动，然后再向另一个方向运动，执行往复的动作。
二、四连杆的运动仿真分析原理在使用UG软件进行四连杆运动仿真分析之前，我们需要了解一些基本原理。
首先，我们需要清楚地知道四连杆的各个参数，包括地杆长度、摇杆长度、连杆长度和摇杆旋转轴的位置等。
其次，我们还需要明确四连杆运动的动力学方程，即四个杆件的位置和速度之间的关系。
最后，我们需要掌握运动分析的方法，以便根据四连杆的参数和动力学方程，计算出各个杆件的位置和速度。
三、四连杆运动仿真分析的步骤1. 创建机械结构模型我们首先需要在UG软件中创建四连杆的机械结构模型，包括四连杆的杆件和旋转副等。
在创建过程中，需要设置结构的初始参数，如地杆长度、摇杆长度、连杆长度、摇杆旋转轴的位置等。
此外，还需要定义四连杆的运动路径和工作条件。
2. 定义杆件约束与运动学关系在创建四连杆的模型后，需要对杆件进行约束和位移关系的定义。
我们需要选择恰当的杆件，对其进行约束设置，确定其运动的自由度，以达到正确的运动效果。
同时，还需要定义杆件之间的运动学关系，解决各个杆件之间的相互作用问题。
3. 进行四连杆运动仿真完成约束和位移关系的设置后，我们就可以开始进行四连杆运动仿真。
在进行仿真前，我们需要确定仿真方案和仿真参数，如仿真时间、仿真速度和仿真环境等。
基于UG的机构运动创新设计与仿真
第一章绪论1.1 虚拟样机技术简介虚拟样机技术（Virtual Prototyping,VP）是一门综合多学科的技术。
该技术以机械系统运动学，动力学和控制理论为核心，加上成熟的三维计算机图形技术和基于图形的用户界面技术，以及广泛应用网络技术、计算机技术、信息技术、集成技术等，将产品的设计开发和分析过程集成在一起，把虚拟技术与仿真方法相结合，为产品的研发提供了一个全新的设计方法，可以显著的提高设计质量、降低开发成本，极大地提高企业地创新能力、竞争能力和经济效益。
虚拟样机技术是通过一个统一的实体数字化模型并与产品开发技术集成为三维的，动态的仿真过程。
应用虚拟样机技术，可以产品的使设计者、使用者和制造者在整个系统研制的早期，在虚拟环境中直观形象地对虚拟的产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真，这对启迪设计创新、提高设计质量、减少设计错误、加快产品开发周期有重要意义。
虚拟样机技术在设计的初级阶段―――概念设计阶段就可以对产品进行完整的分析，可以观察并试验各组成部件的相互运动情况。
使用仿真软件在各种虚拟环境中真实地模拟系统的运动，它可以在计算机上方便的修改设计缺陷，仿真实验不同的设计方案，对整个系统不断改进，直至获得最优设计方案。
由于虚拟样机是一种计算机模型，它能够反映实际系统的特性，包括外观、空间关系以及运动学和动力学的特性，借助于这项技术，设计师可以在计算机上建立产品的模型，伴之以三维可视化处理，模拟在真实环境下系统的运动和运动特性，并根据仿真结果精化和优化系统。
1.2 虚拟样机技术国内外的现状综述虚拟样机技术是20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一种计算机辅助工程(CAE)技术。
其研究和应用迅速得到许多研究机构及软件供应商的重视。
随着近代科学技术的发展，工程设计的理论、方法和手段都发生了巨大变化。
特别是近30年来，工程设计手段的先进与否、数字化程度的高低，在很大程度上决定了产品设计开发的周期、质量和成本。
花生播种机仿形机构的运动仿真分析——基于UG
j017020在y方向的位移曲线分别表示施肥铲与双圆盘开沟器实际运动状态的轨迹曲线35定义运动驱动本模型定义滑动副001沿水平方向做恒定运动设定初始位移为0初速度为100m运动仿真及结果分析41运动仿真选择解算方案命令设定解算方案类型为常规驱动分析类型为运动学动力学时间为200s步数为300在解算方案对话框中单击确定按钮进行解算解算完成后动画控制对话框自动弹出单击动画控制对话框中的播放按钮通过运动仿真动画来表现花生播种机的运动过程观察仿形机构和开沟器在上下坡过程中的运动状态如图5所示运动仿真的结果以图表和电子表格的形式绘出选择生成图表命令生成运动副j015方向的位移曲线与位移曲线数据点电子表格如图6和图7所示施肥铲和双圆盘开沟器的位移曲线数据点42运动仿真结果分析由于花生播种机的限深轮配置在开沟器后面所以这种仿形机构存在滞后仿形从图5可以看出在上坡时开沟器相对于地表滞后向上仿形造成开沟深度变深
1
仿形机构的原理及结 构参数
图 1 是花生播种机仿形机构的结构原理图 � 图 1
1.施肥铲 图1
2.双圆盘开沟器
3.限深轮
花生播种机仿形机构结构原理图
2
花生播种机结构的简化
图 2 是花 生播种机 的结构图 � 为 了减少 运动副
案例3 基于UG的机械动力学分析-运动仿真
2018/1/8
§5
运动分析
对原来的三维实体模型完成了连杆特性的设置，运动副
的建立和外载荷的添加的前置处理后，就完成了运动模 型的构建。此时可以利用UG/Motion运动分析工具栏，对 创建的运动模型进行运动仿真
2018/1/8
UG/Motion的运动分析类型有两类：静态分析和动力学分析 整个运动模型运动快慢就是由运动时间和运动步骤这两个参数决定
2．Selection Steps
该选项给用户提供了建立一个运动副的操作步骤。共包含四个步骤，其中可根 据用户的要求省去几项，通过完成各个步骤，可以引导用户完成运动副参数 的设置。（①第一个连杆 ；②运动副在第一个连杆上的位置和方向；③第二 个连杆 ；④运动副在第二个连杆上的位置和方向） 3．运动副的驱动力
2018/1/8
8.2.3
运动副
在UG/Motion中给用户提供了多种类型 运动副
2018/1/8
创建运动副
1.选择运动付要约束的第一个连杆（action link），并推断 其原点和方位。
2.选择运动付要约束的第二个连杆（base link），并推断 其原点和方位。 3.没有装配好的连杆之间可以“咬合”
2018/1/8
1）旋转副 (Revolute)
可以实现两个相连件绕同一轴作相对的转动
2）滑动副（Slider）
滑块连接是两个相连件互相接触并保持着相对的滑动
3）圆柱副（Cylindrical）
实现了一个部件绕另一个部件（或机架）的相对转动
4）螺纹副（Screw）
实现了一个部件绕另一个部件（/8
对运动过程控制 的功能主要是由 运动控制选项来 实现的
2018/1/8
运动仿真动画文件输出：
基于UG的机构动力学仿真方法
1.1 基于UG的机构运动仿真方法在“三维实体造型”等有关先修课中，我们学习了通过UG/Modeling建立三维实体模型的方法，本节主要介绍利用UG/Motion对机构进行运动仿真的方法。
UG/Motion是UG/CAE （Computer Aided Engineering）模块中的主要部分，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即可建立一个运动仿真模型，之后可对运动机构进行装配分析、运动合理性分析，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到运动机构的运动参数。
通过运动仿真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。
1.1.1 运动仿真工作界面在UG的主界面中选择菜单【Application】→【Motion】，系统将会自动打开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6-25所示。
图6-25 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，包括连杆特性和运动副工具、载荷工具、运动分析工具以及运动模型管理工具等四类工具按钮，各按钮的功能如图6-26所示。
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，包括文件名称，运动场景的名称、类型、状态、环境参数以及运动模型参数等 。
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。