【正文】 自由度。 ? 柱面副連接兩個連桿，有 2 個自由度， 1 個移動自由度和 1 個轉(zhuǎn)動自由度。 ? 可以規(guī)定滑動副的運動極限 3. 柱面副 實現(xiàn)了一個部件繞另一個部件（或機架）的相對轉(zhuǎn)動 。 ? 一般來說，滑動副的原點可以位于 Z 軸的任何位置，滑動副都會產(chǎn)生相同的運動。 ? 滑動副可以定義一個運動驅(qū)動， 移動 的正方向是正 Z 軸方向 。 ? 一個旋轉(zhuǎn)副去掉 5 個自由度。 常見運動副類型如下： 1. 旋轉(zhuǎn)副 它有兩種形式：一種是兩個連桿繞同一軸作相對的轉(zhuǎn)動，另一種是一個連桿繞固定在機架上的一根軸進行旋轉(zhuǎn) ? 旋轉(zhuǎn)副有一個繞 Z 軸轉(zhuǎn)動的自由度 ，旋轉(zhuǎn)副不允許兩個連桿之間有任何移動。 咬合連桿：設(shè)計位置和裝配位置不一致。轉(zhuǎn)動副（旋轉(zhuǎn)副和柱面副）按右手螺旋法則繞運動副的坐標系的 Z 軸運動。 如果選中的對象不能夠確定運動副的原點和方向，則需手工定義運動副的原點和方 向。 如果選中的對象是圓弧或圓，則運動副的原點設(shè)在圓弧或圓的圓心，運動副的 Z 軸垂直于圓的平面。運動副創(chuàng)建后，會約束一個或幾個自由度，運動副具有雙重作用：允許所需的運動 和限制不要的運動。 三、 創(chuàng)建運動副 運動副就是將機構(gòu)中的連桿連接在一起，從而使連桿一起運動。 固定連桿： 人工輸入質(zhì)量屬性，需要指定質(zhì)量、慣性矩、初始移動速度和初始轉(zhuǎn)動速度。根據(jù)連 桿中的實體，可以按默認設(shè)置自動計算質(zhì)量特性，在大多數(shù)情況下，這些默認計算值可以生成精確的運動分析結(jié)果。 一、 運動方案創(chuàng)建步驟 1． 創(chuàng)建連桿（ Links）； 2．創(chuàng)建兩個連桿間的運動副（ Joints） 3．定義運動驅(qū)動（ Motion Driver） ? 無運動驅(qū)動（ none）：構(gòu)件只受重力作用 ? 運動函數(shù)：用數(shù)學函數(shù)定義運動方式 ? 恒定驅(qū)動：恒定的速度和加速度 ? 簡諧運動驅(qū)動：振幅、頻率和相位角 ? 關(guān)節(jié)運動驅(qū)動：步長和步數(shù) 二、 創(chuàng)建連桿 創(chuàng)建連桿對話框?qū)@示連桿默認的名字，格式為 L00 L002…… .L00n 質(zhì)量屬性選項： 質(zhì)量特性可以用來計算結(jié)構(gòu)中的反作用力。運動分析模塊的分析結(jié)果可以指導修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（加長或縮短構(gòu)件的力臂長度、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）。通過 UG/Modeling 的功能建立一個三維實體模型，利用UG/Motion 的功能給三維實 體模型的各個部件賦予一定的運動學特性，再在各個部件之間設(shè)立一定的連接關(guān)系既可建立一個運動仿真模型。 《 基于 UG 的運動仿真及高級仿真 》 項目一：機 構(gòu)運動仿真 項目要求 ：熟悉 UG 機構(gòu)運動仿真模塊的內(nèi)容，掌握運動仿真的一般流程和方法，并根據(jù)分析輸出結(jié)果對機構(gòu)進行優(yōu)化。 任務一：熟悉掌握運動仿真基礎(chǔ)知識 運動分析模塊（ Scenario for motion）是 UG/CAE 模塊中的主要部分，用于建立運動機構(gòu)模型，分析其運動規(guī)律。 UG/Motion 模塊可以進行機構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運動軌跡，分析機構(gòu)中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。設(shè)計的更改可以反映在裝配主模型的復制品分析方案中，再重新分析，一旦確定優(yōu)化的設(shè)計方案，設(shè)計更改就可反映在裝配主模型中。當結(jié)構(gòu)中的連桿沒有質(zhì)量特性時，不能進行動力學分析和反作用力的靜力學分析。但在某些特殊情況下，用戶必須人工輸入這些質(zhì)量特性。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。在運動副創(chuàng)建前，機構(gòu)中的連桿是在空間浮動的，沒有任何約束，具有 6 個自由度。 運動副的創(chuàng)建步驟： 1) 創(chuàng)建運動副要約束的第一個連桿 2) 創(chuàng)建運動副第一個連桿的原點和方向 3) 創(chuàng)建運動副要約束的第二個連桿 4) 創(chuàng)建運動副第二個連桿的原點和方向 連桿選擇技術(shù)： UG 運動分析模塊用首選選中的對象判斷要創(chuàng)建運動副的原點和方向。 如果首先選中的對象是直線，則運動副的原點設(shè)定在直線最近的控制點上，且運動副的 Z 軸方向平行于直線。 運動副方向決定其自由運動的方向。線性運動副（滑動副）沿 Z 軸移動。 運動驅(qū)動：用來定義運動副上的運動驅(qū)動。 ? 旋轉(zhuǎn)副可以定義一個運動輸 入，旋轉(zhuǎn)的正向由右手法則確定。 ? 相連的兩桿不在裝配位置（裝配位置和設(shè)計位置不一致），選擇復選框 Snap Links（咬合連桿） ? 可以規(guī)定旋轉(zhuǎn)副的運動極限： 2. 滑動副 可以實現(xiàn)一個部件相對與另一部件的直線運動，它有兩種形式：一種是滑塊為一個自由滑塊，在另一部件上產(chǎn)生相對滑動；一種為滑塊連接在機架上，在靜止表面上滑動 ? 滑動副連接兩個連桿，有一個自由度，連桿之間不允許有轉(zhuǎn)動。 ? 一個滑動副去掉 5 個自由度。 ? 較好的方法是將運動副的原點放在滑動副模型的中間。柱鉸連接也有兩種形式：一種是兩個部件相連，另一種是一個部件連接在機架上 。 ? 不可以定義運動驅(qū)動 ? 一個柱面副可以由一個旋 轉(zhuǎn)副和一個滑動副替代。 4. 萬向節(jié) 萬向接頭實現(xiàn)了兩個部件之間可以繞互相垂直的兩根軸作相對的轉(zhuǎn)動，它只有一種形式必需是兩個連桿相連 。 ? 萬向節(jié)不能加驅(qū)動，不可規(guī)定萬向節(jié)的運動極限。 ? 如果連桿的裝配位置與設(shè)計位置不一致，則不能采用此運動副。用這種方法為系統(tǒng)設(shè)定萬向節(jié)的旋轉(zhuǎn)縱軸，可不必關(guān)心 Y 軸和 Z 軸的初始方向，因為 Y 軸和 Z 軸在旋轉(zhuǎn)方向上可自由移動，故明確確定 Y 軸和 Z 軸的初始方向是不可能的。 5. 球面副 實現(xiàn)了一個部件繞另一個部件（或機架）作相對的各個自由度的運動，它只有一種形式必需是兩個連桿相連 。 ? 球面副的原點位于 球和鉸套的公共中心點。 6. 平面副 平面連接可以實現(xiàn)兩個部件之間以平面相接觸，互相約束 ? 平面副連接兩個連桿，有 3 個自由度 2 個移動自由度和 1 個轉(zhuǎn)動自由度。 ? 平面副不能定義運動驅(qū)動 ? 一個平面副去掉 3 個自由度 7. 螺旋副 ? 螺旋副本身不能對兩個連桿進行約束。 ? 螺旋副提供螺紋，因此螺旋副和柱面副結(jié)合起來即可模擬螺母在螺桿上的運動。 8. 線纜副 ? 線纜副定義滑動副之間的相互關(guān)系。 ? 該運動副可以用來模擬電纜、滑輪等。 ? 不能定義線纜副的運動范圍。 比率為正，第二個滑動副的運動方向和第一個滑動副的運動方向相同，反之相反。 線纜副去掉 2 個自由度。 ? 不能定義齒輪齒條副的驅(qū)動和極限，但可以給滑動副和螺旋副定義驅(qū)動。 ? 滑動副和移動副須預先創(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 了第二個連桿相對于第一個連桿沿運動副 Z 軸方向的移動比率。 不能定義齒輪副的驅(qū)動和極限，但可以給螺旋副定義驅(qū)動 齒輪的嚙合點即為齒輪副的原點。 旋轉(zhuǎn)軸可以不平行，既可以創(chuàng)建錐齒輪。 標量力是具有一定大小，方向隨運動連桿不斷變化的力。 五、 創(chuàng)建彈簧和阻尼 彈簧是一個彈性元件，可給物體施加力，施加力的大小由胡克定律確定： kXF? F 為彈簧力， k 為彈簧剛度， x 為彈簧產(chǎn)生的位移。 阻尼力是物體運動速度的函數(shù)，其作用方向與物體的運動方向相反，表示為： cVF? 其中 F 為阻尼力， c 為阻尼系數(shù)， V 為物體運動速度 阻尼創(chuàng)建過程為： ? 選擇阻尼的第一個連桿 ? 選擇第一個連桿的阻尼附著點 ? 選擇阻尼的第二個連桿，或單擊 “ 確定 ” 按鈕，阻尼附著到地。接觸力計算公式為： ekxF? 其中， F 為接觸力， k 為剛度， x 為穿透深度， e 為力指數(shù)。 圖表功能生成電子表格數(shù)據(jù)庫并繪出下列仿真結(jié)果：位移、速度、加速度和力。 請求 ： 位移、速度、加速度、力、電動機驅(qū)動 組件 ： 幅值（總值）：只考慮線性運動。以位移為例，該選項會給出從 A 點到 B 點的最小距離，而不考慮沿 X、 Y、 Z 軸方向的分量。這些選項允許將每個軸隔離開來單獨研究。 歐拉角 ：用來描述剛體的定點轉(zhuǎn)動，用動坐標系相對于固定坐標系的三個角度來表達，動坐標系固連于剛體，并且隨剛體一起繞定點轉(zhuǎn)動，開始時兩坐標系 重合。 歐拉角度 2： 動坐標系轉(zhuǎn)到新位置后，繞其 X1 軸轉(zhuǎn)動的角度。 相對和絕對 絕對：圖標顯示的數(shù)值是按絕對坐標系測量獲得的。 運動函數(shù) ：顯示結(jié)構(gòu)中運動副所定義的運動驅(qū)動函數(shù)。Y 軸將顯示這 些曲線各自的值。也可以由用戶自定義。本任務進行滑塊聯(lián)軸器的造型與仿真過程，并通過給半聯(lián)軸器與滑塊之間添加碰撞和滑動副兩種形式，驗證從動副經(jīng)過滑塊聯(lián)軸器的速度傳遞可以得到和主動軸同向且相等的角速度。 一、零件造型 1. 機架 繪制機架草圖，如下圖所示，然后拉伸，厚度為 20mm 在拉伸體端面添加如下草圖，然后拉伸，拉伸參數(shù)如下： 在拉伸體上表面繪制如下草圖，拉伸切除，深度為 10mm 最后結(jié)果如下： 2. 活動機架 活動機架草圖如下 ,然后拉伸，厚度為 20mm 3. 半聯(lián)軸器 半聯(lián)軸器尺寸如下，拉伸，厚度為 40mm 在其端面插入草圖，尺寸如下，然后作切除拉伸，深度為 20mm 在拉伸體的另一端，然后拉伸，厚度為 25mm 繼續(xù)添加草圖，然后拉伸，厚度為 35mm 最后結(jié)果如下圖所示： 4. 滑塊 滑塊尺寸如下圖所示，然后拉伸，厚度為 20mm 在其端面插入草圖，尺寸如下，然后作切除拉伸，深度為 20mm 再在此端面插入草圖，尺寸如下圖所示： 然后拉伸，參數(shù)如下： 最終得到滑塊的造型，如下圖所示： 二、構(gòu)建裝配模型 三、運動仿真 1． 進行三維碰撞接觸狀態(tài)模擬，給出半聯(lián)軸器 2 的轉(zhuǎn)速曲線。為避免這種情況，必須對速度進行調(diào)節(jié)。反之，當轉(zhuǎn)速過低時，節(jié)流閥開啟增大，進入原動機的工作介質(zhì)增多，使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速增加，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的轉(zhuǎn) 速。選擇【格式】 /【 WCS】 /【原點】，在彈出的對話框中輸入數(shù)值，改變工件坐標系原點位置。 在圓柱體軸心線的平面插入草圖，尺寸如下 然后鏡像草圖： 退出草圖，雙向拉伸，距離為 5mm，結(jié)果如下圖所示 軸套與軸環(huán)尺寸相同，只是少了鏡像 節(jié)流閥 與管道 節(jié)流閥草圖如下，然后做拉伸，深度為 5mm 構(gòu)建圓柱體，直徑為 25mm，高度為 100mm，再次構(gòu)造以圓柱體，直徑為 10mm，高度為 100mm，然后作布爾差運算。 2. 立軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為 90r/min，圖表顯示節(jié)流閥和管道所形成的滑動副的位移。 4. 生成 各種狀態(tài)下的 gif 動畫 任務四： 轉(zhuǎn)速表工作模擬 機械式轉(zhuǎn)速表利用不同的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生不同的離心力，使指針表明其轉(zhuǎn)動速度，其模型如下圖所示。當彈簧剛度適當時，就可以使指針指示一定范圍內(nèi)的不同轉(zhuǎn)速。 任務一：熟悉掌握 有限元分析的 基礎(chǔ)知識 一、 高級仿真概述 ? 高級仿真會提供設(shè) 計仿真中可用的所有功能，以及支持高級分析流程的眾多其他功能。本軟件旨在使用經(jīng)濟的單元計數(shù)來產(chǎn)生高質(zhì)量網(wǎng)格。另外，高級仿真使分析員能夠控制特定網(wǎng)格公差，這些公差控制著軟件如何對復雜幾何體（例如圓角）劃分網(wǎng)格。例如，分析員可以使用這些工具提高其網(wǎng)格的整體質(zhì)量，方法是消除有問題的幾何體（例如微小的邊）。 ? 高級仿真提供世界級網(wǎng)格劃分功能。高級仿真支持補充完全的單元類型（ 0D、 1D、 2D 和 3D）。 ? 高級仿真包括許多幾何體抽取工具，使分析員能夠根據(jù)其分析需要來量身定制 CAD 幾何體。 二、分析過程 1．前處理（ Preprocessing） 網(wǎng)格的劃分是完全自動的，并且對幾何模型進行操作?？梢灾付◣缀文Ｐ腿趾途植康木W(wǎng)格密度。幾何模型改進后，可以隨時通過命令更新網(wǎng)格，并可在求解前對有限元模型進行檢查、編輯、修改等。它們都和幾何模型相關(guān)，幾何體發(fā)生更改，載荷和邊界條件也會自動更新。 2．分析（ Analysis）