運(yùn)動(dòng)分析模塊(Scenario for motion)是UG/CAE模塊中的主要部分,用于建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型,分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律,
。通過(guò)UG/Modeling的功能建立一個(gè)三維實(shí)體模型,利用UG/Motion的功能給三維實(shí)體模型的各個(gè)部件賦予一定的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,再在各個(gè)部件之間設(shè)立一定的連接關(guān)系既可建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型。 UG/Motion模塊可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析,跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡,分析機(jī)構(gòu)中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。運(yùn)動(dòng)分析模塊的分析結(jié)果可以指導(dǎo)修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(加長(zhǎng)或縮短構(gòu)件的力臂長(zhǎng)度、修改凸輪型線,調(diào)整齒輪比等)或調(diào)整零件的材料(減輕或加重或增加硬度等)。設(shè)計(jì)的更改可以反映在裝配主模型的復(fù)制品分析方案中,再重新分析,一旦確定優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)更改就可反映在裝配主模型中。一、運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)建步驟1.創(chuàng)建連桿(Links);2.創(chuàng)建兩個(gè)連桿間的運(yùn)動(dòng)副(Joints)3.定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)(Motion Driver) 無(wú)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)(none):構(gòu)件只受重力作用 運(yùn)動(dòng)函數(shù):用數(shù)學(xué)函數(shù)定義運(yùn)動(dòng)方式 恒定驅(qū)動(dòng):恒定的速度和加速度 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng):振幅、頻率和相位角 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng):步長(zhǎng)和步數(shù)二、創(chuàng)建連桿創(chuàng)建連桿對(duì)話框?qū)@示連桿默認(rèn)的名字,格式為L(zhǎng)001、L002…….L00n質(zhì)量屬性選項(xiàng): 質(zhì)量特性可以用來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)中的反作用力。當(dāng)結(jié)構(gòu)中的連桿沒(méi)有質(zhì)量特性時(shí),不能進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和反作用力的靜力學(xué)分析。根據(jù)連桿中的實(shí)體,可以按默認(rèn)設(shè)置自動(dòng)計(jì)算質(zhì)量特性,在大多數(shù)情況下,這些默認(rèn)計(jì)算值可以生成精確的運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。但在某些特殊情況下,用戶(hù)必須人工輸入這些質(zhì)量特性。 固定連桿:人工輸入質(zhì)量屬性,需要指定質(zhì)量、慣性矩、初始移動(dòng)速度和初始轉(zhuǎn)動(dòng)速度。注:必須選擇好質(zhì)心并且輸入質(zhì)量的數(shù)值,才能定義質(zhì)量屬性。運(yùn)動(dòng)分析模塊(Scenario for motion)是UG/CAE模塊中的主要部分,用于建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型,分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過(guò)UG/Modeling的功能建立一個(gè)三維實(shí)體模型,利用UG/Motion的功能給三維實(shí)體模型的各個(gè)部件賦予一定的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,再在各個(gè)部件之間設(shè)立一定的連接關(guān)系既可建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真模型。 UG/Motion模塊可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析,跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡,分析機(jī)構(gòu)中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。運(yùn)動(dòng)分析模塊的分析結(jié)果可以指導(dǎo)修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(加長(zhǎng)或縮短構(gòu)件的力臂長(zhǎng)度、修改凸輪型線,調(diào)整齒輪比等)或調(diào)整零件的材料(減輕或加重或增加硬度等)。設(shè)計(jì)的更改可以反映在裝配主模型的復(fù)制品分析方案中,再重新分析,一旦確定優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)更改就可反映在裝配主模型中。一、運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)建步驟1.創(chuàng)建連桿(Links);2.創(chuàng)建兩個(gè)連桿間的運(yùn)動(dòng)副(Joints)3.定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)(Motion Driver) 無(wú)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)(none):構(gòu)件只受重力作用 運(yùn)動(dòng)函數(shù):用數(shù)學(xué)函數(shù)定義運(yùn)動(dòng)方式 恒定驅(qū)動(dòng):恒定的速度和加速度 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng):振幅、頻率和相位角 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng):步長(zhǎng)和步數(shù)二、創(chuàng)建連桿創(chuàng)建連桿對(duì)話框?qū)@示連桿默認(rèn)的名字,格式為L(zhǎng)001、L002…….L00n質(zhì)量屬性選項(xiàng): 質(zhì)量特性可以用來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)中的反作用力。當(dāng)結(jié)構(gòu)中的連桿沒(méi)有質(zhì)量特性時(shí),不能進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和反作用力的靜力學(xué)分析。根據(jù)連桿中的實(shí)體,可以按默認(rèn)設(shè)置自動(dòng)計(jì)算質(zhì)量特性,在大多數(shù)情況下,這些默認(rèn)計(jì)算值可以生成精確的運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。但在某些特殊情況下,用戶(hù)必須人工輸入這些質(zhì)量特性。 固定連桿:人工輸入質(zhì)量屬性,需要指定質(zhì)量、慣性矩、初始移動(dòng)速度和初始轉(zhuǎn)動(dòng)速度。注:必須選擇好質(zhì)心并且輸入質(zhì)量的數(shù)值,才能定義質(zhì)量屬性。三、創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副就是將機(jī)構(gòu)中的連桿連接在一起,從而使連桿一起運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)副創(chuàng)建前,機(jī)構(gòu)中的連桿是在空間浮動(dòng)的,沒(méi)有任何約束,具有6個(gè)自由度。運(yùn)動(dòng)副創(chuàng)建后,會(huì)約束一個(gè)或幾個(gè)自由度,運(yùn)動(dòng)副具有雙重作用:允許所需的運(yùn)動(dòng)和限制不要的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)副的創(chuàng)建步驟:1) 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副要約束的第一個(gè)連桿2) 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副第一個(gè)連桿的原點(diǎn)和方向3) 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副要約束的第二個(gè)連桿4) 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)副第二個(gè)連桿的原點(diǎn)和方向連桿選擇技術(shù): UG運(yùn)動(dòng)分析模塊用首選選中的對(duì)象判斷要?jiǎng)?chuàng)建運(yùn)動(dòng)副的原點(diǎn)和方向。 如果選中的對(duì)象是圓弧或圓,則運(yùn)動(dòng)副的原點(diǎn)設(shè)在圓弧或圓的圓心,運(yùn)動(dòng)副的Z軸垂直于圓的平面。 如果首先選中的對(duì)象是直線,則運(yùn)動(dòng)副的原點(diǎn)設(shè)定在直線最近的控制點(diǎn)上,且運(yùn)動(dòng)副的Z軸方向平行于直線。 如果選中的對(duì)象不能夠確定運(yùn)動(dòng)副的原點(diǎn)和方向,則需手工定義運(yùn)動(dòng)副的原點(diǎn)和方向。 運(yùn)動(dòng)副方向決定其自由運(yùn)動(dòng)的方向。轉(zhuǎn)動(dòng)副(旋轉(zhuǎn)副和柱面副)按右手螺旋法則繞運(yùn)動(dòng)副的坐標(biāo)系的Z軸運(yùn)動(dòng)。線性運(yùn)動(dòng)副(滑動(dòng)副)沿Z軸移動(dòng)。咬合連桿:設(shè)計(jì)位置和裝配位置不一致。 運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng):用來(lái)定義運(yùn)動(dòng)副上的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。 常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型如下:1. 旋轉(zhuǎn)副它有兩種形式:一種是兩個(gè)連桿繞同一軸作相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng),另一種是一個(gè)連桿繞固定在機(jī)架上的一根軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)副有一個(gè)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度,旋轉(zhuǎn)副不允許兩個(gè)連桿之間有任何移動(dòng)。 旋轉(zhuǎn)副可以定義一個(gè)運(yùn)動(dòng)輸入,旋轉(zhuǎn)的正向由右手法則確定。 一個(gè)旋轉(zhuǎn)副去掉5個(gè)自由度。 相連的兩桿不在裝配位置(裝配位置和設(shè)計(jì)位置不一致),選擇復(fù)選框Snap Links(咬合連桿) 可以規(guī)定旋轉(zhuǎn)副的運(yùn)動(dòng)極限:2. 滑動(dòng)副可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)部件相對(duì)與另一部件的直線運(yùn)動(dòng),它有兩種形式:一種是滑塊為一個(gè)自由滑塊,在另一部件上產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng);一種為滑塊連接在機(jī)架上,在靜止表面上滑動(dòng) 滑動(dòng)副連接兩個(gè)連桿,有一個(gè)自由度,連桿之間不允許有轉(zhuǎn)動(dòng)。 滑動(dòng)副可以定義一個(gè)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng),移動(dòng)的正方向是正Z軸方向。 一個(gè)滑動(dòng)副去掉5個(gè)自由度。 一般來(lái)說(shuō),滑動(dòng)副的原點(diǎn)可以位于Z軸的任何位置,滑動(dòng)副都會(huì)產(chǎn)生相同的運(yùn)動(dòng)。 較好的方法是將運(yùn)動(dòng)副的原點(diǎn)放在滑動(dòng)副模型的中間。 可以規(guī)定滑動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)極限3. 柱面副實(shí)現(xiàn)了一個(gè)部件繞另一個(gè)部件(或機(jī)架)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 。柱鉸連接也有兩種形式:一種是兩個(gè)部件相連,另一種是一個(gè)部件連接在機(jī)架上 。 柱面副連接兩個(gè)連桿,有2個(gè)自由度,1個(gè)移動(dòng)自由度和1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 不可以定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng) 一個(gè)柱面副可以由一個(gè)旋轉(zhuǎn)副和一個(gè)滑動(dòng)副替代。 一個(gè)柱面去掉4個(gè)自由度。4. 萬(wàn)向節(jié)萬(wàn)向接頭實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)部件之間可以繞互相垂直的兩根軸作相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng),它只有一種形式必需是兩個(gè)連桿相連。 萬(wàn)向節(jié)可以連接2個(gè)成一定角度轉(zhuǎn)動(dòng)連桿,萬(wàn)向節(jié)有2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,
《
UG運(yùn)動(dòng)仿真(1)-運(yùn)動(dòng)仿真基礎(chǔ)知識(shí)》(
http://m.msguai.com)。 萬(wàn)向節(jié)不能加驅(qū)動(dòng),不可規(guī)定萬(wàn)向節(jié)的運(yùn)動(dòng)極限。 萬(wàn)向節(jié)的原點(diǎn)必須位于ZY的交點(diǎn),要避免產(chǎn)生折疊(小于90度的)萬(wàn)向節(jié),或在期望的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)會(huì)折疊的萬(wàn)向節(jié)。 如果連桿的裝配位置與設(shè)計(jì)位置不一致,則不能采用此運(yùn)動(dòng)副。 確定X1軸的方向是確定萬(wàn)向節(jié)方向最簡(jiǎn)單的方法。用這種方法為系統(tǒng)設(shè)定萬(wàn)向節(jié)的旋轉(zhuǎn)縱軸,可不必關(guān)心Y軸和Z軸的初始方向,因?yàn)閅軸和Z軸在旋轉(zhuǎn)方向上可自由移動(dòng),故明確確定Y軸和Z軸的初始方向是不可能的。„ 第一個(gè)連桿的Z軸方向控制第二個(gè)連桿的Z軸方向,它們會(huì)相互成90度。5. 球面副實(shí)現(xiàn)了一個(gè)部件繞另一個(gè)部件(或機(jī)架)作相對(duì)的各個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),它只有一種形式必需是兩個(gè)連桿相連。 球面副連接兩個(gè)連桿,有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度 球面副不能加驅(qū)動(dòng),不能規(guī)定其運(yùn)動(dòng)極限。 球面副的原點(diǎn)位于球和鉸套的公共中心點(diǎn)。球面副沒(méi)有方向,當(dāng)創(chuàng)建球面副時(shí),只需指定連桿和球面副的原點(diǎn)。6. 平面副平面連接可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部件之間以平面相接觸,互相約束 平面副連接兩個(gè)連桿,有3個(gè)自由度---2個(gè)移動(dòng)自由度和1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。兩個(gè)連桿在相互接觸的平面上自由滑動(dòng),并可繞平面內(nèi)的法線自由轉(zhuǎn)動(dòng)。 平面副不能定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng) 一個(gè)平面副去掉3個(gè)自由度7. 螺旋副 螺旋副本身不能對(duì)兩個(gè)連桿進(jìn)行約束。柱面副代表螺紋的一對(duì)螺栓和螺母,當(dāng)柱面副和螺旋副結(jié)合后,柱面副提供約束,將連桿定位于圓柱/螺旋副的軸線上。 螺旋副提供螺紋,因此螺旋副和柱面副結(jié)合起來(lái)即可模擬螺母在螺桿上的運(yùn)動(dòng)。 不能給螺旋副添加驅(qū)動(dòng)或極限。8. 線纜副 線纜副定義滑動(dòng)副之間的相互關(guān)系。當(dāng)一個(gè)滑動(dòng)副移動(dòng)時(shí),相應(yīng)的另一個(gè)滑動(dòng)副也跟著移動(dòng),其運(yùn)動(dòng)關(guān)系可以是1:1的等速,同方向的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,也可以定義其他的運(yùn)動(dòng)關(guān)系------一個(gè)快、一個(gè)慢及兩個(gè)滑動(dòng)副運(yùn)動(dòng)方向相反。 該運(yùn)動(dòng)副可以用來(lái)模擬電纜、滑輪等。 線纜副不能定義驅(qū)動(dòng),但可以對(duì)其中的一個(gè)滑動(dòng)副加驅(qū)動(dòng)。 不能定義線纜副的運(yùn)動(dòng)范圍。比率:第一個(gè)滑動(dòng)副和第二個(gè)滑動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)速度之比。比率為正,第二個(gè)滑動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)方向和第一個(gè)滑動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)方向相同,反之相反。比率小于1,則第二個(gè)滑動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)速度大于第一個(gè)滑動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)速度。線纜副去掉2個(gè)自由度。9. 齒輪齒條副 齒輪齒條副模擬齒輪和齒條之間的嚙合運(yùn)動(dòng),選擇現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)副和現(xiàn)有的滑動(dòng)副,即可創(chuàng)建齒輪齒條副并定義傳動(dòng)比。 不能定義齒輪齒條副的驅(qū)動(dòng)和極限,但可以給滑動(dòng)副和螺旋副定義驅(qū)動(dòng)。 Z軸平行于齒條的滑動(dòng)方向,原點(diǎn)是齒輪齒條牙齒的接觸點(diǎn)。 滑動(dòng)副和移動(dòng)副須預(yù)先創(chuàng)建比率參數(shù)等效于齒輪的節(jié)圓半徑,單位為部件文件的單位,它定義了第二個(gè)連桿相對(duì)于第一個(gè)連桿沿運(yùn)動(dòng)副Z軸方向的移動(dòng)比率。 10. 齒輪副 齒輪副模擬一對(duì)齒輪,選擇連個(gè)現(xiàn)有的螺旋副即可創(chuàng)建齒輪副,并定義齒輪的傳動(dòng)比。 不能定義齒輪副的驅(qū)動(dòng)和極限,但可以給螺旋副定義驅(qū)動(dòng) 齒輪的嚙合點(diǎn)即為齒輪副的原點(diǎn)。 比率參數(shù)即為齒輪傳動(dòng)比,無(wú)量綱。 旋轉(zhuǎn)軸可以不平行,既可以創(chuàng)建錐齒輪。四、創(chuàng)建力 作用力使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),作用力具有大小和方向,根據(jù)其方向的不同性質(zhì),在仿真模塊中分為標(biāo)量力和矢量力。 標(biāo)量力是具有一定大小,方向隨運(yùn)動(dòng)連桿不斷變化的力。 矢量力是具有一定的大小,其方向保持不變的力。五、創(chuàng)建彈簧和阻尼 彈簧是一個(gè)彈性元件,可給物體施加力,施加力的大小由胡克定律確定:F為彈簧力,k為彈簧剛度,x為彈簧產(chǎn)生的位移。 彈簧創(chuàng)建步驟為: 選擇彈簧的第一個(gè)連桿 選擇彈簧的初始點(diǎn) 選擇彈簧的第二個(gè)連桿或單擊“確定”按鈕,彈簧固定到地 選擇彈簧的終點(diǎn) 輸入彈簧的剛度,默認(rèn)值是1 輸入彈簧的自由長(zhǎng)度,默認(rèn)值是0 阻尼對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)起反作用,消耗能量,逐漸降低運(yùn)動(dòng)響應(yīng),常和彈簧一起使用,控制彈簧的反作用力,使彈簧的運(yùn)動(dòng)比較緩和。 阻尼力是物體運(yùn)動(dòng)速度的函數(shù),其作用方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反,表示為:其中F為阻尼力,c為阻尼系數(shù),V為物體運(yùn)動(dòng)速度 阻尼創(chuàng)建過(guò)程為: 選擇阻尼的第一個(gè)連桿 選擇第一個(gè)連桿的阻尼附著點(diǎn) 選擇阻尼的第二個(gè)連桿,或單擊“確定”按鈕,阻尼附著到地。 選擇第二個(gè)連桿的阻尼附著點(diǎn) 輸入阻尼系數(shù),默認(rèn)值是1六、3D接觸與碰撞 3D接觸可以用來(lái)建立實(shí)體之間的碰撞模型,當(dāng)兩個(gè)實(shí)體建立接觸關(guān)系后,系統(tǒng)在每一步分析中檢查兩者之間的距離關(guān)系,一旦判斷出有接觸發(fā)生,求解器就計(jì)算出接觸力和接觸運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。接觸力計(jì)算公式為:其中,F(xiàn)為接觸力,k為剛度,x為穿透深度,e為力指數(shù)。七、圖表與電子表格 運(yùn)動(dòng)仿真模塊提供圖表與Excel電子表格功能,運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果可以在UG環(huán)境下繪制曲線圖形或進(jìn)行表格形式的顯示。 圖表功能生成電子表格數(shù)據(jù)庫(kù)并繪出下列仿真結(jié)果:位移、速度、加速度和力。圖標(biāo)功能是從運(yùn)動(dòng)分析中提取這些信息的唯一方法。請(qǐng)求:位移、速度、加速度、力、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)組件: 幅值(總值):只考慮線性運(yùn)動(dòng)。該選項(xiàng)給出一個(gè)合值或總值而不考慮沿各個(gè)特定方向的分量。以位移為例,該選項(xiàng)會(huì)給出從A點(diǎn)到B點(diǎn)的最小距離,而不考慮沿X、Y、Z軸方向的分量。 X、Y、Z:分別繪出沿X、Y、Z軸的線型運(yùn)動(dòng)值。這些選項(xiàng)允許將每個(gè)軸隔離開(kāi)來(lái)單獨(dú)研究。 角度幅值:只考慮旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),給出一個(gè)總值或合值,而不考慮繞各個(gè)軸的角度分量。歐拉角:用來(lái)描述剛體的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),用動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)于固定坐標(biāo)系的三個(gè)角度來(lái)表達(dá),動(dòng)坐標(biāo)系固連于剛體,并且隨剛體一起繞定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),開(kāi)始時(shí)兩坐標(biāo)系重合。歐拉角度1:動(dòng)坐標(biāo)系繞固定坐標(biāo)系Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。歐拉角度2:動(dòng)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到新位置后,繞其X1軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。歐拉角度3:動(dòng)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到新位置后,繞其Z1軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。相對(duì)和絕對(duì)絕對(duì):圖標(biāo)顯示的數(shù)值是按絕對(duì)坐標(biāo)系測(cè)量獲得的。相對(duì):圖標(biāo)顯示的數(shù)值是按所選的運(yùn)動(dòng)副或標(biāo)記的坐標(biāo)系測(cè)量獲得的,當(dāng)所選的運(yùn)動(dòng)副或標(biāo)記的方向與絕對(duì)坐標(biāo)系不一致時(shí),就應(yīng)選用相對(duì)參考坐標(biāo)系。運(yùn)動(dòng)函數(shù):顯示結(jié)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副所定義的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)函數(shù)。Y軸定義:選擇了“運(yùn)動(dòng)對(duì)象”設(shè)置了“請(qǐng)求”和“組件”后,就可以將該曲線繪制出來(lái)。Y軸將顯示這些曲線各自的值。X軸定義:以時(shí)間作為X軸,默認(rèn)值。也可以由用戶(hù)自定義。