【正文】 b裝配關(guān)系 運(yùn)動(dòng)仿真 當(dāng)零件裝配成為一個(gè)系統(tǒng)之后 ， 常常需要對(duì)機(jī)械作運(yùn)動(dòng)分析。首先通過(guò) assembly (裝配 ) 下的 ponent (組件 )加入前面已經(jīng)通過(guò) modeling (建模 ) 模塊建立的零件模型 ， 再通過(guò) mating ( 配對(duì) ) 、 align ( 對(duì)齊 ) 、 parallel (平行 ) 等關(guān)系組裝在一起 ， 以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)間各運(yùn)動(dòng)件的相對(duì)確 定位置。因?yàn)?UG 采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù) ， 可以在裝配圖或零件圖中自動(dòng)地進(jìn)行相應(yīng)的修改 ， 因此極大地加快了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)速度。 圖 11 曲柄的三維模型 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 4 頁(yè) 共 47 頁(yè) 虛擬裝配 UG 虛擬裝配功能特別強(qiáng)大 ， 它可以使零部件靈活的配對(duì)和定位 ， 并保持關(guān)聯(lián)性。下面以 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸為例簡(jiǎn)述建模過(guò)程 :運(yùn)行 UG， 在 application(應(yīng)用 ) 中選中modeling (建模 ) 模塊 ， 通過(guò) cylinder(圓柱體 ) 建立前端輸出法蘭 ， 通過(guò) hole ( 孔 ) 、 instance(特征引用 ) 、 thread (螺紋 ) 建立前端面的光孔和螺紋孔 ，通過(guò) basic curves (基本曲線 ) 及 revolve (旋轉(zhuǎn) ) 建立前法蘭里面的形狀 ， 通過(guò) basic curves(基本曲線 ) 和 ext rude body (拉伸體 ) 和 unit(結(jié)合 ) 建立第一、第二曲拐 ， 通過(guò)建立 datum plane(基準(zhǔn)面 ) 和 instance (特征引用 ) 中的 mirror(鏡像 ) 建立第三、第四曲拐 ， 再通過(guò) cylinder (圓柱體 ) 和 slot (鍵槽 ) 等步驟建立后輸出軸 ， 最后通過(guò) edge blend (倒圓 ) 和 edge chamfer (倒角 ) 建立曲軸的倒圓和倒角。 (8) 具有良好的用戶界面。目前著名的 CAD/ CAE/CAM 軟件均以此作為實(shí)體造型內(nèi)核。能按 ISO 標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)注尺寸、形位公差和漢字說(shuō)明等 ， 并能直接對(duì)實(shí)體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測(cè)圖挖切生成各種剖視圖 ， 增強(qiáng)了繪制工程圖的實(shí)用性。 (4) 曲面設(shè)計(jì)采用非均勻有理 B 樣條作基礎(chǔ) ， 可用多種方法生成復(fù)雜的曲面 ， 特別適合于汽車外形設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)等復(fù)雜曲面造型。 (2) 采用復(fù)合建模技術(shù) ， 可將實(shí)體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 2 頁(yè) 共 47 頁(yè) 模與參數(shù)化建模融為一體。另外它所提供的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 UG/ Open GRIP、 UG/ Open API 簡(jiǎn)單易學(xué) ， 其函數(shù)功能較齊全 ， 便于用戶開(kāi)發(fā)專用的 CAD 系統(tǒng)。 UG 不僅具有強(qiáng)實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(jì)功能 ， 而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬等 ， 提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性 。 UG 軟件起源于美國(guó)麥道飛機(jī)公司 ， 并于 1991 年并入美國(guó)通用汽車公司 EDS(電子資訊系統(tǒng)有限公司 ) ， 因此 ， 該軟件匯集了美國(guó)航空工業(yè)及汽車工業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。本文簡(jiǎn)要介紹了美國(guó) UGS 公司開(kāi)發(fā)的 UG 軟件及其在虛擬設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展 ， 傳統(tǒng)的以 AutoCad 為代表的二維設(shè)計(jì)越來(lái)越不能滿足工業(yè)生產(chǎn)、設(shè)計(jì)的需求。 three dimentional dynamic animation 江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） II 目 錄 序 言 ............................................................................................................................ 1 第 1 章 基于 UG的曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真的簡(jiǎn)介 ............................... 3 發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的虛擬設(shè)計(jì) ............................................................... 3 虛擬裝配 ....................................................................................................... 4 運(yùn)動(dòng)仿真 ....................................................................................................... 4 第 2 章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的拆裝和零件的測(cè)繪 ................................................. 6 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的拆卸 ...................................................................................... 6 零件的測(cè)繪 ............................................................................................... 9 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理和讀數(shù)方法 ...................................................... 9 直徑和孔深尺寸的測(cè)量 ...................................................................... 10 測(cè)繪零件時(shí)的注意事項(xiàng) ........................................................................... 10 第 3 章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的三維造型 ................................................................. 12 曲柄的繪制過(guò)程 ............................................................................................ 14 連桿的三維造 型 ............................................................................................ 22 活塞的三維造型 ........................................................................................... 27 第 4 章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的虛擬裝配 .................................................................. 33 裝配綜述 ....................................................................................................... 33 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的裝配實(shí)例 ........................................................................... 34 第 5 章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 .................................................................. 38 運(yùn)動(dòng)仿真綜述 ................................................................................................ 38 運(yùn)動(dòng)仿真創(chuàng)建實(shí)例 ....................................................................................... 40 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 46 致謝 ............................................................................................................................ 47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 1 頁(yè) 共 47 頁(yè) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)（基于 UG) 序 言 虛擬技術(shù)是近年 來(lái)隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型技術(shù)。 關(guān)鍵詞 : 虛擬設(shè)計(jì)； 虛 擬裝配；三維動(dòng)態(tài)仿真 Engine Crank and Link Mechanism Motion Animation Based on UG Abstract : Three dimentional model virtual design is the tendency of mechanic design. The paper simply state its powerful function of UG with three dimentional design soft, and realize model virtual design、 virtual assembly and three dimentional dynamic animation bined with engine crank and link mechanism. Key words: virtual design。江蘇技術(shù)師范學(xué)院 畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） I 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)（基于 UG) 摘 要 : 三維模型虛擬設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)。該文簡(jiǎn)述了三維設(shè)計(jì)軟件 UG 的強(qiáng)大功能 ， 并且結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了模型的虛擬設(shè)計(jì)、虛擬裝配及三維動(dòng)態(tài)真。 virtual assembly。隨著計(jì)算機(jī)輔助技術(shù) 發(fā)展起來(lái)的一種新型技術(shù)。它不僅開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng) ， 而且功能單一 ， 設(shè)計(jì)過(guò)程中不能夠及時(shí)發(fā)時(shí)間長(zhǎng) ， 而且功能單一 ，設(shè)計(jì)過(guò)程中不能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。 Unigraphics(簡(jiǎn)稱 UG) 軟件是美國(guó) UGS 公司的五大主要產(chǎn)品 (UG， Parasolid ， iMAN ， SolidEdge ， Product Vision) 之一。 UG 是一個(gè)高度集成的 CAD/ CAM/ CAE 軟件系統(tǒng) ， 可應(yīng)用于整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程 ， 包括產(chǎn)品的建模、分析和加工。同時(shí) ， 可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼 ， 用于產(chǎn)品的加工 ， 其后處理程序能夠支持多種類型的數(shù)控機(jī)床。具體來(lái)說(shuō) ， 該軟件具有以下特點(diǎn) : (1) 有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù) ， 真正實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAE/ CAM 等各模塊之間的無(wú)數(shù)據(jù)自由切換 ， 有利于并行工程的實(shí)施。 (3) 用基于特征 (如孔、凸臺(tái) 、型腔、槽溝、倒角等 ) 建模和編輯方法作為造型基礎(chǔ) ， 使虛擬物體形象直觀 ， 并能用參數(shù)驅(qū)動(dòng)。 (5) 出圖功能強(qiáng) ， 可十分方便地從三維實(shí)體模型直接地生成二維工程圖。 (6) 以 Para solid 為實(shí)體建模核心 ， 實(shí)體造型功能處于領(lǐng)先地位。 (7) 提供了界面良好的二次開(kāi)發(fā)工具 GRIP( graphical interactive programming ) 和 UFUNC(user function) ， 并能通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言接口 ， 使 UGS的圖形功能與高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算功能緊密結(jié)合起來(lái)。 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 3 頁(yè) 共 47 頁(yè) 第 1 章 基于 UG 的曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真的簡(jiǎn)介 發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的虛擬設(shè)計(jì) UG 軟件對(duì)三維實(shí)體造型提供了多種不同的實(shí)現(xiàn)方法 ， 可以由用戶靈活使用。以類似的步驟對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的其他部件建立三維模型 ， 結(jié)果如圖 11 所示。對(duì)裝配完成后的模型可以進(jìn)行裝配干 涉分析 ， 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可以及時(shí)修改。 在三維模型完成后 ， 通過(guò) application (應(yīng)用 )進(jìn)入 assembly (裝配 ) 模塊完成機(jī)構(gòu)的虛擬裝配。其最終的裝配關(guān)系及裝配圖如圖 12a， 12b 所示。 UG 的運(yùn)動(dòng)分析模塊 (motion)可在屏幕上模擬真實(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) ， 并檢查運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)干涉等三維動(dòng)態(tài)仿真。運(yùn)用的 UG 工具主要有構(gòu)件 (link) 、運(yùn)動(dòng)副 (joint ) 等 ， 以及指定主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度。 UG 通過(guò) ADMAS 解算器可計(jì)算機(jī)構(gòu)的加載運(yùn)動(dòng)是否正確 ， interference 功能可檢查機(jī)構(gòu)的運(yùn)