【導(dǎo)讀】計(jì)、虛擬裝配及三維動(dòng)態(tài)真。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型技術(shù)。

　　

【正文】 。通過(guò)UGNX 軟件，用戶可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行虛擬裝配，以及對(duì)裝配過(guò)程中的所有問(wèn)題進(jìn)行分析處理，便于對(duì)組件設(shè)計(jì) 和調(diào)整。這里我們采用的自底向上的設(shè)計(jì)思路，下面先看看裝配的綜述 裝配綜述 1 組件：組件是裝配體中所引用的一個(gè)部件，可以單個(gè)零件，也可以是一個(gè)子裝配體。 2 添加組件：就是建立裝配體與零件集合體之間點(diǎn)的引用關(guān)系，將已設(shè)計(jì)好的幾何組件添加 到裝配體中。通過(guò)菜單 “裝配” → “組件” → “添加組件”或單擊“裝配”工具條上的“添加現(xiàn)有組件”按鈕 ，將會(huì)彈出“添加組件”對(duì)話框。所需文件如果已經(jīng)打開(kāi)，可以在“選擇部件”子選項(xiàng)組中的“已加載的部件”列表框內(nèi)選擇，如果是最近訪問(wèn)過(guò)的文件，可以在“最近訪問(wèn)的部件”列表框內(nèi)選擇，否則可單擊“打開(kāi)”按鈕 ，查找所需要的零件文件，選擇文件后將會(huì)談出組件預(yù)覽框，選擇某種放置方式，單擊“確定”按鈕，即可完成組件的添加。 “添加現(xiàn)有組件”對(duì)話框中選項(xiàng)說(shuō)明。 1）定位：引用零件的幾何體尺寸在裝配體中的位置，有“絕對(duì)原 點(diǎn)”，“選擇原點(diǎn)”，“配對(duì)”和“重定位”四種方式。其中主要運(yùn)用到“絕對(duì)原點(diǎn)”和“配對(duì)”。下面做下介紹： （ 1)絕對(duì)原點(diǎn)：將零件的設(shè)計(jì)坐標(biāo)系與裝配體的裝配坐標(biāo)系重合，然后單擊“配對(duì)組件”按鈕將其裝配到裝配體上。 （ 2）配對(duì)：為添加的零件添加定位約束來(lái)確定零件在裝配體中的位置，即先江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 34 頁(yè) 共 47 頁(yè) 定 位再裝配。 3 配對(duì)組件： 配對(duì)就是對(duì)已添加的組件通過(guò)約束進(jìn)行定位，使組件在裝配體中有一個(gè)確切的位置，以及與其他組件的相對(duì)關(guān)系。在添加現(xiàn)有組件操作中當(dāng)定位方式設(shè)置為配對(duì)時(shí)，通過(guò)菜單“裝配” → “貼合組件”或單擊“裝配”工具條 上的“配對(duì)組件”按鈕 ，將會(huì)彈出“配對(duì)條件”對(duì)話框。如圖所示。利用該對(duì)話框可以指定一個(gè)組件與其他組件之間的配對(duì)條件來(lái)定位組件。配對(duì)共有八種類型。本文只需一種配對(duì)類型就可完成裝配圖。下面做下介紹 （ 1）配對(duì)定位；兩個(gè)相同類型的配對(duì)對(duì)象，使他們相互貼合，對(duì)于平面對(duì)象，使用裝配約束時(shí)，兩平面但法線方向相反，對(duì)于柱面對(duì)象，要求配對(duì)組件直徑相等。如果相等，可以使兩圓柱面貼合，對(duì)于圓錐面，首先判斷其角度是否相等，如果相等，則對(duì)齊兩組件的軸線，另外可以是邊或直線。 4． 2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的裝配實(shí)例 首先建立一個(gè)文件作 為裝配文件，然后建立與已存在的組件之間的引用關(guān)系和相對(duì)關(guān)系和相對(duì)位置關(guān)系。 上面介紹完了裝配的一些基本東西后，我們開(kāi)始看看曲柄連桿機(jī)構(gòu)是如何裝配成功的。 1)選擇新建“文件”→ “新建”→“裝配”確定進(jìn)入裝配界面 2)2)在裝配界面里面選擇“添加組件” 按鈕，在彈出的添加組件選項(xiàng)中，選擇打開(kāi) ，選擇我們需要打開(kāi)的文件， 文件，如圖 41所示。 圖 41 添加曲軸文件 添加完成后，裝配界面變成如圖 42 所示。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 35 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 42 裝配界面 這 時(shí)候我們第一個(gè)添加的組件是采用絕對(duì)原點(diǎn)的方法進(jìn)行定位的，單擊確定下面要添加第二個(gè)組件了。 3）再次點(diǎn)擊“添加組件”按鈕，開(kāi)始添加組件，第二個(gè)我們選擇連桿，添加步驟如 2一樣，不過(guò)這時(shí)候的定位方式變成了“配對(duì)”，單擊“確定”。出現(xiàn) ” 配對(duì)條件 ” 對(duì)話框，單擊“配對(duì)”定位按鈕，在組件預(yù)覽中選擇如圖所示的平面。其實(shí)就是軸瓦和連桿軸頸的接觸面的配對(duì)，選擇裝配界面里面選擇曲軸的連桿軸頸的接觸面如圖 43 所示。 圖 43連桿和曲軸的第一對(duì)配對(duì)條件 這是它的第一對(duì)配對(duì)條件，還要添加其他配對(duì)條件才能把連桿和曲軸配對(duì)好 第二 對(duì)配對(duì)條件如圖 44所示 圖 44 連桿和曲軸的第二對(duì)配對(duì)條件 這時(shí)候把“組件預(yù)覽”中，連桿旋轉(zhuǎn)一下到反面選擇反面和曲軸連桿軸頸進(jìn)行配對(duì)如圖 45所示 江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 36 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 45 連桿和曲軸的第三對(duì)配對(duì)條件 完成好的配對(duì)連桿與曲軸的圖如圖 46所示 圖 46 連桿和曲軸的配對(duì)圖 4）下面開(kāi)始連桿和活塞的配對(duì)了，還是先“添加組件”，定位方式為“配對(duì)”選擇活塞的活塞銷的外圓面和連桿的小頭的內(nèi)圓面進(jìn)行配對(duì)，如圖 47 所示。 圖 47 連桿和活塞的第一對(duì)配對(duì)條件 在添加第二對(duì)配對(duì)條件，如圖 48所示。 圖 48 連桿和活 塞的第二對(duì)配對(duì)條件 江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 37 頁(yè) 共 47 頁(yè) 再添加第三對(duì)配對(duì)條件如圖 49 所示。 圖 49 連桿和活塞的第三對(duì)配對(duì)條件 自此活塞和連桿的配對(duì)條件已經(jīng)好了，完成好了，這是我們就可以看到某一缸的連桿，活塞和曲軸的連接圖，如圖 410所示。 圖 410 某一缸的連桿，活塞和曲軸的連接圖 ，最終的裝配圖如圖 411所示。 圖 411 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的裝配圖 江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 38 頁(yè) 共 47 頁(yè) 第 5 章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 運(yùn)動(dòng)仿真模塊（ motion simulation）是 CAE 應(yīng)用軟件 。是基于運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的模型，分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，運(yùn)動(dòng)仿真模塊自動(dòng)復(fù)制主模型的裝配文件，并建立起一系列的不同的運(yùn)動(dòng)仿真，每個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真均可獨(dú)立的修改，而不影響裝配主模型，一旦完成優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，即可直接更新裝配主模型以反應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)仿真可以認(rèn)為運(yùn)動(dòng)是一組連在一起運(yùn)動(dòng)的連桿的集合 ， NX可以用下面三個(gè)步驟產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真。 第一部 創(chuàng)建連桿（ links）。 NX 可以在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中創(chuàng)建代表運(yùn)動(dòng)件的連桿。 第二部 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)付 (joints) NX 可以創(chuàng)建約束連桿運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)付。在某些情況下，可同時(shí)創(chuàng)建其他的運(yùn)動(dòng)約束特征，如彈簧。阻 尼。彈性襯套和接觸單元。 第三部 定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)（ motion driver） 運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。每個(gè)運(yùn)動(dòng)付可包含 6 種可能的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)中的一種 ： 1. 連桿是代表剛性體的機(jī)構(gòu)特征。在創(chuàng)建連桿時(shí)，需要指定定義連桿的幾何體。在定義連桿時(shí)，必須選擇所有的想讓它運(yùn)動(dòng)的幾何體，在某些情況下，需要將不運(yùn)動(dòng)的幾何體也定義成為一個(gè)連桿。 創(chuàng)建連桿： 在運(yùn)動(dòng)工具條或連桿和運(yùn)動(dòng)付工具條中單擊圖標(biāo) 彈出連桿的對(duì)話，在連桿對(duì)話框顯示連桿的默認(rèn)名稱（ name） ， 默認(rèn)的連桿名稱為 L001， L003，L003… L00N。在 name 文本框中輸入名稱后按 ENTER 鍵可以改變連桿的名稱。 2 顧名思義運(yùn)動(dòng)付 (joints)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)，為了讓機(jī)構(gòu)做規(guī)定的運(yùn)動(dòng)，必須讓運(yùn)動(dòng)付限制在連桿之間運(yùn)動(dòng)。其中我們介紹下江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 39 頁(yè) 共 47 頁(yè) 本實(shí)例運(yùn)用到的運(yùn)動(dòng)副。 旋轉(zhuǎn)付的運(yùn)動(dòng)特征： 旋轉(zhuǎn)付是用來(lái)連接兩個(gè)連桿的的經(jīng)典旋轉(zhuǎn)付，有一個(gè)繞 Z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，單不允許兩連桿之間有任何移動(dòng)。它可可以在兩個(gè)連桿之間添加約束，如鉸鏈，也可以對(duì)單個(gè)的連桿添加約束使之與地固定，但允許繞空間一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。 滑動(dòng)付的運(yùn)動(dòng)特征： 滑動(dòng)付連接兩個(gè)連桿，有一個(gè)移動(dòng)自由度，連桿之間不允許有轉(zhuǎn)動(dòng)，它可以在兩個(gè)連桿之間添加約束，或者可以對(duì)單個(gè)連桿添加約束使之與地固定，但允許在空間的某一方向移動(dòng)。 3 運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)（ motion drivers）是賦給運(yùn)動(dòng)付控制運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)付參數(shù)，可以加在旋轉(zhuǎn)付，滑動(dòng)付或柱面付上，共有六中運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)類型，本文主要運(yùn)用到恒定驅(qū)動(dòng)（ constant）恒定驅(qū)動(dòng)是用不變的數(shù)值將某一個(gè)運(yùn)動(dòng)付為（旋轉(zhuǎn)或平移）運(yùn)動(dòng)，所需的輸入?yún)?shù)是初始位移（時(shí)間 t=0 時(shí)的初始位置）。速度和加速度。 其實(shí)上面敘述的內(nèi)容都是運(yùn)動(dòng)仿真的前期處理的東 西，下面我們看看一個(gè)真正的運(yùn)動(dòng)仿真怎么做好的，它包括前處理，求解，后處理三個(gè)部分。 前處理： 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)仿真（創(chuàng)建連桿，運(yùn)動(dòng)付和定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)）是整個(gè)分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程的前處理（ preprocessing）階段。用這些運(yùn)動(dòng)仿真的得到的信息生成內(nèi)部的求解器輸入數(shù)據(jù)文件，在傳到求解器。 求解： 在求解過(guò)程中，結(jié)算器處理輸入的數(shù)據(jù)（確定遞交的運(yùn)動(dòng)仿真的求解方案），并生成內(nèi)部的輸出數(shù)據(jù)文件，再傳送到運(yùn)動(dòng)仿真模塊中去。 后處理： 在后處理（ postprocessing）階段，運(yùn)動(dòng)仿真模塊解釋結(jié)算器的輸出文件，并轉(zhuǎn)換 成動(dòng)畫(huà)，圖表或報(bào)表文件。 NX 運(yùn)動(dòng)仿真模塊可允許用戶創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)文件，并用第三方軟件播放?？捎玫母袷接?MPEG 和 MPEG3， 動(dòng)畫(huà) Gif， 動(dòng)畫(huà) TIFF， VRML。 生產(chǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) MPEG 電影文件需要完成以下兩個(gè)步驟： 第一步 對(duì)機(jī)構(gòu)做運(yùn)動(dòng)仿真，檢查機(jī)構(gòu)的正確行并生成結(jié)果文件（ .res）單擊 OK按鈕關(guān)閉運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)話框。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 40 頁(yè) 共 47 頁(yè) 第二步 用鼠標(biāo)單擊運(yùn)動(dòng)仿真導(dǎo)航器的仿真節(jié)點(diǎn)，在彈出來(lái)的快捷菜單中選擇EXPORT 命令，在選擇需要的類型，并指定文件名和目錄。 一旦創(chuàng)建好 MPEG 文件，即可用合適的播放器播放電影文件。 運(yùn)動(dòng)仿真 創(chuàng)建實(shí)例 1）在運(yùn)動(dòng)仿真導(dǎo)航器窗口中，創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)仿真的方法在 中，右擊鼠標(biāo)，單“基新建仿真”在彈出的“環(huán)境“對(duì)話框中，選擇分析基于“動(dòng)力學(xué)”，在彈出的“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副向?qū)А边x擇“取消”。 2）下面開(kāi)始創(chuàng)建“連桿”了，選擇圖標(biāo) ，選擇某一缸的活塞作為一個(gè)連桿，如圖 51 所示，桿件名字為 L001. 圖 51 創(chuàng)建連桿 L001 然后依次創(chuàng)建圖連桿，如圖 52， 53所示。 圖 52 創(chuàng)建連桿 L002 圖 53 創(chuàng)建連桿 L003 最后在“運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器”里面的連桿的關(guān)系圖如圖 54所示。 圖 54連桿關(guān)系圖 江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 41 頁(yè) 共 47 頁(yè) 3）下面開(kāi)始創(chuàng)建“運(yùn)動(dòng)副”，單擊仿真工具條上的運(yùn)動(dòng)副圖標(biāo) 。在彈出的“運(yùn)動(dòng)副”選項(xiàng)中，選擇類型為“滑動(dòng)副”，“選擇連桿”為連桿 L001， 也就第一個(gè)定義的連桿，這時(shí)候選擇“指定方向”為 Y軸方向，如圖 55所示。 圖 55創(chuàng)建移動(dòng)副 4）下面開(kāi)始定義連桿小頭與活塞銷的選擇副了，還是單擊仿真工具條上的運(yùn)動(dòng)副圖標(biāo)，選擇桿件 L003，選擇類型為“旋轉(zhuǎn)副”，指定原點(diǎn)中選擇點(diǎn)的定義方式為兩點(diǎn)之間，在指定點(diǎn) 1中選擇連桿小 頭的外端圓的圓心，如圖 56 所示。 圖 56創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副，選擇指定點(diǎn) 1 在指定點(diǎn) 2的選擇，選擇另外一個(gè)方向上的外端圓的圓心，如圖 57 所示。 圖 57創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副，選擇指定點(diǎn) 2 江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 42 頁(yè) 共 47 頁(yè) 在完成的 ， “指定原點(diǎn)”的定義后，選擇，選擇指定方向?yàn)?Z方向。 這時(shí)候我們要開(kāi)始咬合連桿了，選擇“咬合連桿”，咬合的連桿是 L001，在“指定原點(diǎn)”定義中，選擇定義方式兩點(diǎn)之間 ，在指定點(diǎn) 1 選擇，選擇如圖 58所示的點(diǎn)。 圖 58咬合連桿中指定點(diǎn) 1 在指定點(diǎn) 3的選擇中，選擇如圖 59 所示的點(diǎn)， 圖 59咬合連桿中指定點(diǎn) 2 選擇指定方向?yàn)?Z 方向 ， 完成后如圖 510 所示。 圖 510旋轉(zhuǎn)副的創(chuàng)建圖 這時(shí)候我們把圖形顯示為“靜態(tài)線框”，我們可以看到剛才定義的移動(dòng)副 J001 和江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 43 頁(yè) 共 47 頁(yè) 旋轉(zhuǎn)副 J003 的圖標(biāo)。如圖 511。 圖 511移動(dòng)副和旋轉(zhuǎn)副的示意圖 5）下面開(kāi)始定義連桿大頭和曲軸連桿軸頸的之間的旋轉(zhuǎn)副了。 還是選擇運(yùn)動(dòng)副，選擇 L003，作為連桿，在“指定原點(diǎn)”的定義中，選擇連桿大頭的孔的端面的圓心作為兩個(gè)指定點(diǎn)，如圖 512， 513所示。 圖 512 指定原點(diǎn) 1 圖 513指定 原點(diǎn) 2 選擇指定方向?yàn)?z 方向。 圖 514 咬合指定原點(diǎn) 1 圖 515 咬合指定原點(diǎn) 2 6)下面要咬合連桿，選擇曲軸作為要咬合的連桿，在“指定原點(diǎn)”的定義中，選擇連桿軸頸的兩個(gè)端面圓心的作為指定點(diǎn) 1， 。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 44 頁(yè) 共 47 頁(yè) 選擇指定方向?yàn)?z 方向。 完成后在“靜態(tài)線框”，我們可以看到剛才定義選擇副 J003 的圖標(biāo)。 圖 516旋轉(zhuǎn)副的示意圖 7)下面要定義曲軸本身的旋轉(zhuǎn)副了。 選擇曲軸作為連桿，在“指定原點(diǎn)”的定義中，選擇主軸頸的兩個(gè) 端面圓心的作為指定點(diǎn) 1， 517所示，選擇指定方向?yàn)?z 方向。 圖 517曲軸本身的旋轉(zhuǎn)副指