【正文】 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 Henan Polytechnic Institute 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 基于 UG 的鐘表機(jī)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 班 級 ： 機(jī) 電 0702 姓 名： 杜 智 仰 指導(dǎo)教師： 季 祥 II 摘要 UG（ Unigraphics NX）是 EDS 公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程 解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。 Unigraphics NX 針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，并對其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。 本文主要以鐘表機(jī)構(gòu)為研究對象，對某型號鐘表進(jìn)行了參數(shù)化虛擬設(shè)計(jì)、分別建立了該鐘表機(jī)構(gòu)的表座、表盤、表殼、時(shí)針、分針、秒針的三維模型。根據(jù)鐘表的機(jī)械原理，通過對 鐘表進(jìn)行了建模和運(yùn)動(dòng)仿真，介紹了在零件上凸顯文字或刻度的方法，通過給鐘表的時(shí)針、分針和秒針添加角速度，使得它們按照給定的轉(zhuǎn)速比運(yùn)轉(zhuǎn)。 本文的設(shè)計(jì)方法通過虛擬設(shè)計(jì)、虛擬裝 配，運(yùn)動(dòng)仿真，可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)、裝配和操作過程與結(jié)果的正確與否，以便及早的發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題，對模型進(jìn)行修改，減少成本損失，并通過可視化顯示裝配，然后以求達(dá)到準(zhǔn)確仿真運(yùn)動(dòng)，使生產(chǎn)真正在高效、高質(zhì)量、短時(shí)間、低成本的環(huán)境下完成，同時(shí)又具備了良好的服務(wù)。 關(guān)鍵詞： UG，參數(shù)化，建模，運(yùn)動(dòng)仿真，四連桿機(jī)構(gòu) III Abstract UG Unigraphics (EDS) is a pany produces NX a product engineering solution for users, it is the product design and machining process and provide the digital modelling. In view of the user39。s Unigraphics NX virtual product design and process design requirements, carries on the motion simulation verified through practice and provides the solutions. Article mainly clockwork as the research object, a type of clocks on the parametric virtual design, established the clockwork table, dial, atlas, clockwise, the second minute, 3d model. According to the principle of mechanical clocks and watches by modeling and simulation movement, introduced in parts of the text or calibration methods highlighted by the hands of the clock to add, and makes them according to the given velocity, the speed ratio. Through the virtual assembly, motion simulation, verify the assembly design and operation process and result is correct or not, in order to find the problem of early, assembling, reduce the cost for modification, and through the visualization, and then to achieve precise assembly simulation movement, production efficiency and high quality in real time, low cost, short of the environment, and has a good service. Keywords: UG, parameterized modeling, simulation and movement IV 目錄 摘要 ...................................... II 第一章 緒論 ............................... IV 關(guān)于 UG 的簡要概述 ........................... 1 UG 的一些基本應(yīng)用功能 ....................... 2 關(guān) UG 所具有的一些優(yōu)勢： ..................... 3 第二章 鐘表設(shè)計(jì)原理及零件造型 ............ 5 鐘表設(shè)計(jì)方案 ................................ 5 設(shè)計(jì)題目 ..................................... 5 設(shè)計(jì)目的 ..................................... 5 設(shè)計(jì)要求 ..................................... 5 鐘表應(yīng)用原理 ................................ 5 鐘表基本組成 ................................. 5 工作原理 ..................................... 6 鐘表零件造型 ................................ 6 表座 ......................................... 6 表盤 ........................................ 7 表殼 ....................................... 14 時(shí)針 ....................................... 15 分針 ....................................... 16 秒針 ........................................ 17 本章小結(jié) .................................. 18 第三章 鐘表的虛擬裝配 ................... 19 表座與表盤裝配 ............................. 19 添加時(shí)針、分針與秒針 ....................... 19 添加表殼 ................................... 22 本章小結(jié) ................................... 24 第四章 運(yùn)動(dòng)仿真 ......................... 25 添加旋轉(zhuǎn)副 ................................. 25 運(yùn)動(dòng)副 ...................................... 25 V 有關(guān)旋轉(zhuǎn)副的添加 ............................ 26 設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng) ................................... 27 運(yùn)轉(zhuǎn)仿真 ................................... 29 仿真結(jié)果分析 ............................... 30 本章小結(jié) ................................... 32 第五章 總結(jié)與展望 ....................... 33 過程中遇到的問題及解決方法 ................. 33 展望 ....................................... 34 致謝 ....................................... 34 參考文獻(xiàn) ............................... 36 1 第一章 緒論 關(guān)于 UG 的簡要概述 Unigraphics（簡稱為 UG）是美國 EDS 公司出品的一套集CAD/CAM/CAE 于一體的軟件系統(tǒng)。它的功 能覆蓋了從概念設(shè)計(jì)到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)過程，并且廣泛地運(yùn)用在航天、汽車、模具加工及設(shè)計(jì)和醫(yī)療器械行業(yè)等方面。它提供了強(qiáng)大的實(shí)體建模技術(shù)，提供了高效能的曲面建構(gòu)能力，能夠完成最復(fù)雜的造型設(shè)計(jì)。除此之外，其具有的裝配功能、 2D 出圖功能、模具加工功能及與 PDM之間的緊密結(jié)合，使得 UG 在工業(yè)界稱為一套無可匹敵的 CAD/CAM系統(tǒng)。 UG 自從 1990 年進(jìn)入我國以來，一起強(qiáng)大的功能和工程背景，已經(jīng)在我國的航空、航天、汽車、模具和家電等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。尤其 UG 軟件 PC 版本的推出，為 UG 在我國的普及起到了良好的推動(dòng)作用。 UG 通過無可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)用和過程自動(dòng)化，在工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及工程仿真和數(shù)字化制造等各個(gè)領(lǐng)域，將產(chǎn)品制造從概念到生產(chǎn)的過程都集成到一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中，全面地改善了設(shè)計(jì)過程的效率，消減了成本，并縮短了產(chǎn)品進(jìn)入市場的時(shí)間，將注意力集中于跨越整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的技術(shù)革新。因此，這就使得 UG 必然有別于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，也優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，從而成為當(dāng)前世界上主流的 CAD/CAM 軟件之一。 虛擬裝配就是利用計(jì)算機(jī)工具，通過分析、簡化、可視化、數(shù)據(jù)表示等技術(shù)，幫助設(shè)計(jì)者進(jìn)行裝配關(guān)系的工程決策。他是虛擬設(shè)計(jì)制造技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是實(shí)際裝配過程在計(jì)算機(jī)上的 2 反應(yīng)。 他是一種零件模型按約束關(guān)系進(jìn)行重新定位的過程，是有效分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理性的一種手段。并根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀特性、精度特性，真實(shí)地模擬產(chǎn)品三維裝配過程，并允許用戶以交互方式控制產(chǎn)品的三維真實(shí)模擬裝配過程，以檢驗(yàn)產(chǎn)品的可裝配性。 UG 的一些基本應(yīng)用功能 （ 1） UG 使企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。 UG 包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的集成應(yīng)用套件，用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程和制造全范圍的開發(fā)過程。如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是， 通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評審更多的可選設(shè)計(jì)方案，而且在開發(fā)過程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)中所獲得的知識(shí)更早地做出關(guān)鍵性的決策。 （ 2） UG 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品革新。 UG 獨(dú)特之處是其知識(shí)管理基礎(chǔ)，它使得工程專業(yè)人員能夠推動(dòng)革新以創(chuàng)造出更大的利潤。 UG 可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識(shí)，根據(jù)已知準(zhǔn)則來確認(rèn)每一設(shè)計(jì)決策。 （ 3） UG 建立在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這些解決 方案可以全面地改善設(shè)計(jì)過程的效率，削減成本，并縮短進(jìn)入市場的時(shí)間。通過再一次將注意力集中于跨越整個(gè)產(chǎn)品生命周期的技術(shù)創(chuàng)新， UG 的成功已經(jīng)得到了充分的證實(shí)。這些目標(biāo)使得 UG 通過無可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)用和過程自動(dòng)化工具，把產(chǎn)品制造早期的從概念到生產(chǎn)的過程都集成到一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中。 3 （ 4） UG 為那些培養(yǎng)創(chuàng)造性和產(chǎn)品技術(shù)革新的工業(yè)設(shè)計(jì)和風(fēng)格提供了強(qiáng)有力的解決方案。利用 UG 建模，工業(yè)設(shè)計(jì)師能夠迅速地建立和改進(jìn)復(fù)雜的產(chǎn)品形狀， 并且使用先進(jìn)的渲染和可視化工具來最大限度地滿足設(shè)計(jì)概念的審美要求。 （ 5） UG 包括了世界上最強(qiáng)大、最廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊。 UG 具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能，為制造設(shè)計(jì)提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設(shè)計(jì)任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。 UG 優(yōu)于通用的設(shè)計(jì)工具，具有專業(yè)的管路和線路設(shè)計(jì)系統(tǒng)鈑金、專用塑料件設(shè)計(jì)模塊和其他行業(yè)設(shè)計(jì)所需的專業(yè)應(yīng)用程序。 （ 6） UG 允許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開發(fā)過程。通過在開發(fā)周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少或消除對于物理樣機(jī)的昂貴耗時(shí)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，以及對變更周期的依賴。 關(guān) UG 所具有的一些優(yōu)勢： UG 每次的最新版本都代表了當(dāng)時(shí)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展前沿，很多現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和理念都能較快的在新版本中反映出來。