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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。
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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。

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? ? ? ? ?

?

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:

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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。

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?

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

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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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