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UG运动仿真分析


第五讲 运动仿真分析
5.1 5.2 5.3 5.4 运动分析基本知识 创建运动分析对象 模型准备与运动分析 运动分析实例

UG的运动分析模块(Scenario For Motion)是 CAE应用软件,能够对二维和三维机构进行复杂的运 动分析和动力学分析。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、作用力和力矩

等。
Scenario For Motion 自动复制主模型的装配文 件,并建立一系列不同的运动分析方案。分析结果 可以指导修改零件的结构设计或者调整零件的材料。 一旦确定优化的设计方案,设计更改可直接反映到 装配的主模型中。

5.1 运动分析基本知识
1. 基本概念 ? 构件
机器中每一个独立的运动单元,运动单元可以是单 个零件或多个刚性联接在一起。
?

运动副
以一定的方式把各个构件彼此非刚性(可动)联接, 构件间能产生某些相对运动。

?

自由度和约束
任意两个没有构成运动副的构件,两者之间有6个 自由度(在坐标系中3个运动和3个转动)。若将两 者以某种方式联接而构成运动副,则两者的相对运 动便受到一定的约束。

2. Scenario 模型
选择[应用]-[运动]命令,进入运动分析模块。单击 右侧?Scenario 导航器?,弹出下图。

Scenario 导航器

3. 机构分析的一般步骤
? ?

? ? ?

打开主模型文件。 进入运动分析模块,创建一个Scenario模型 并设置机构分析环境。 创建各机构对象(构件、运动副、标记等)。 指定分析结果类型,对机构进行求解分析。 输出分析结果。

5.2 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

1.

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。
?

对机构作运动分析,

不必赋予质量和惯性矩等参数。

名 称

2. 运动副
运动副的作用:允许所需的运动和限制不要的运 动。 UG提供了12种运动副共分两大类:普通运动副 8种,它是独特的,于自身有关;特殊运动副4种, 是在两个普通类型的运动副之间定义了特殊关系的 运动副,允许两个不同类型的运动副一起工作完成 特定的功能。

普通运动副
?

旋转副

连接两个连杆的经典运 动副,有 一个绕Z轴旋 转的自由度,不允 许两个连杆之间有任何的移动。

运动形式:
? ?

两个连杆绕同一轴作相对的转动 一个连杆绕固定在机架上的一根轴 旋转。

捕捉连杆:
用于限定用户设置的运动副为连个连杆之间的连接。

限制:
控制转动副的相对转动范围。

运动驱动:
? ? ? ?

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动态仿真,可设定转动副具有独立时间的运 动。

?

? ? ? ? ?

?

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。 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 圆柱副和滑动副的结合。 万向节 连接两个成一定角度的转动连杆,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。 固定副 在连杆间创建一个固定连接副,相当于以刚性连接两连杆,连杆间无相 对运动。

特殊运动副:

? ? ? ? ? ?

齿轮齿条副:滑动副和旋转副的结合 齿轮副:两个转动副的结合 线缆副:两个滑动副的结合 点线接触副:4个自由度 线线接触副: 4个自由度 点面副:5个自由度

5.3 模型准备与运动分析
创建运动对象后,可以在模型准备中对 模型进行重新编辑和其他操作。包括对模型 尺寸的编辑、运动对象的编辑、标记点和智 能点的创建、封装等操作。

5.3 模型准备与运动分析
模型准备 封装 主模型尺寸 智能点 编辑运动对象

动画

球铰 生成图表 生成电子表格

1. 编辑运动对象 可以对已创建的连杆、运动副、标记和约 束进行编辑。 [编辑]-[运动对象]:或点击

2. 标记和智能点
在分析解算前通过在机构模型中设置标记或智 能点,可得到关心点的运动位移、速度等分析结 果。 标记 比智能点功能强大,创建时与连杆始终相关,且 须定义方向。系统默认名称AS001。 智能点 没有方向的点,不与连杆相关联,系统默认名称 Me001。

?

?

3. 封装 用来收集特定的、用户感 兴趣的对象信息的一组工具。 有三个功能: ? 测量 ? 跟踪 ? 干涉

?

测量
测量机构中目标对象的距离或角度,并建立安全区 域。

?

跟踪
用来生成每一分析步骤处目标对象的一个复制对象。

?

干涉
主要比较在机构运动过程中是否发生重叠现象。 动作:当机构发生干涉时,可以产生高亮显示和创 建实体两种动作。

4. 运动分析
运动分析可以多种方式输出机构分析结果。如基于时间 的动态仿真、基于位移的动态仿真、输出动态仿真的图像文 件、分析结果的数据文件、线图及电子表格等。
?

动画
是基于时间的动态仿真。

仿真分析的时间段 时间段内机构运动的瞬 态位置数

存储过分析文件

以时间为单位 播放

以步数为单位 播放

设计位置 装配位置

?

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成量, T1,T2,T3和输入角度1、2、3分别表示所选参数的沿坐 标轴的三个水平分量或转动分量。

?

运行电子表格
动画或关节仿真后,可通过运行电子表格中的数据 来驱动机构,进行仿真分析。


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