UGNX85運動仿真的基本介紹

1、僅供個人參考第2章 UG NX8.5 運動仿真的基本介紹本章主要介紹UGNX8.5 模塊中運動仿真的功能。運動仿真是UGNX8.5 模塊中的主要部分，它能對任何二維或三維機構(gòu)進行復(fù)雜的運動學(xué)分析、動力分析和設(shè)計仿真。通過 UG的建模功能建立一個三維實體模型，利用UG 的運動仿真功能給三維實體模型的各個部件賦予一定的運動學(xué)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。 UG 的運動仿真功能可以對運動機構(gòu)進行大量的裝配分析工作、運動合理性分析工作，諸如干涉檢查、軌跡包絡(luò)等，得到大量運動機構(gòu)的運動參數(shù)。通過對這個運動仿真模型進行運動學(xué)或動力學(xué)運動分析就可以驗證該運動機構(gòu)設(shè)計的合理

2、性，并且可以利用圖形輸出各個部件的位移、坐標(biāo)、加速度、速度和力的變化情況，對運動機構(gòu)進行優(yōu)化。運動仿真功能的實現(xiàn)步驟為：1建立一個運動分析場景；2進行運動模型的構(gòu)建，包括設(shè)置每個零件的連桿特性，設(shè)置兩個連桿間的運動副和添加機構(gòu)載荷；3進行運動參數(shù)的設(shè)置，提交運動仿真模型數(shù)據(jù)，同時進行運動仿真動畫的輸出和運動過程的控制；4運動分析結(jié)果的數(shù)據(jù)輸出和表格、變化曲線輸出，人為的進行機構(gòu)運動特性的分析UG NX8.5 運動仿真的界面。UG NX8.5 運動模型管理。UG NX8.5 運動分析。成運動過程的跟蹤記錄運動副的創(chuàng)建不得用于商業(yè)用途僅供個人參考2.1 UGNX8.5運動仿真主界面在進行運動仿真之

3、前，先要打開UG NX8.5 運動仿真的主界面。在UG 的主界面中選擇菜單命令【啟動】|【運動仿真】 ,隨后彈出提示框，點擊是按鈕，如圖2-1 所示。圖 2-1 執(zhí)行運動仿真命令選擇該菜單命令后，系統(tǒng)將會自動打開運動仿真的主界面，同時彈出運動仿真的工具欄。2.1.1 運動仿真工作界面介紹點擊運動仿真后UG 界面將作一定的變化，系統(tǒng)將會自動的打開UG 運動仿真的主界面。該界面分為三個部分：運動仿真工具欄部分、運動場景導(dǎo)航窗口和繪圖區(qū)，如圖2-2所示。運動仿真工具欄運動仿真導(dǎo)航器運動仿真繪圖區(qū)圖 2-2 運動仿真主界面不得用于商業(yè)用途僅供個人參考運動仿真工具欄部分主要是運動仿真各項功能的快捷按鈕，

4、運動場景導(dǎo)航窗口部分主要是顯示當(dāng)前操作下處于工作狀態(tài)的各個運動場景的信息。運動仿真工具欄區(qū)又分為四個模塊：連桿及運動副模塊、 連接器和載荷模塊、 運動分析模塊以及運動準(zhǔn)備模塊， 如圖 2-3 所示。圖 2-3 四個運動仿真工具欄區(qū)運動場景導(dǎo)航窗口顯示了文件名稱，運動場景的名稱、類型、狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)的設(shè)置以及運動模型參數(shù)的設(shè)置，如圖2-4 所示。運動場景是UG 運動仿真的框架和入口，它是整個運動模型的載體，儲存了運動模型的所有信息。同一個三維實體模型通過設(shè)置不同的運動場景可以建立不同的運動模型，從而實現(xiàn)不同的運動過程，得到不同的運動參數(shù)。圖 2-4 運動場景導(dǎo)航窗口2.2 運動模型管理打開 UG

5、/Motion 的主界面之后，將會彈出模型準(zhǔn)備工具條，如圖2-5 所示。圖 2-5 模型準(zhǔn)備工具條不得用于商業(yè)用途僅供個人參考本節(jié)將對工具欄中的各個選項進行說明。2.2.1 運動導(dǎo)航器1. 運動場景的建立在進行運動仿真之前必需建立一個運動模型，而運動模型的數(shù)據(jù)都存貯在運動場景之中，所以運動場景的建立是整個運動仿真過程的入口。利用 UG 建模功能建立了一個三維實體模型時必需將該模型設(shè)為一個運動可控模型，完成幾何模型的創(chuàng)建之后，選擇【啟動】|【運動仿真】菜單項，彈出運動場景導(dǎo)航窗口，或者在左側(cè)的導(dǎo)航器中點擊打開，該模型將自動的顯示于運動場景導(dǎo)航窗口中，選中該模型按右鍵將彈出一快捷菜單，如圖2-6

6、所示圖 2-6 彈出快捷菜單在模型的右鍵快捷菜單中選擇新建仿真菜單項，將建立一個新的運動場景，默認名稱為 motion_1 ，分析類型為動力學(xué)，運動仿真環(huán)境為靜態(tài)動力學(xué)仿真，該信息將顯示在運動場景導(dǎo)航窗口中，并且運動仿真各運動仿真工具欄項將變?yōu)榭刹僮鞯臓顟B(tài)，如圖 2-7 所示。圖 2-7 建立一個新場景運動場景建立后便可以對三維實體模型設(shè)置各種運動參數(shù)了，在該場景中設(shè)立的所有的運動參數(shù)都將存儲在該運動場景之中，由這些運動參數(shù)所構(gòu)建的運動模型也將以該運動場景為載體進行運動仿真。重復(fù)該操作可以在同一個主模型下設(shè)立各種不同的運動場景，包含不同的運動參數(shù)，實現(xiàn)不同的運動。2. 運動場景的編輯運動場景建

7、立后可以對它進行一定的編輯，包括運動場景的重命名、刪除和復(fù)制。(1) 運動場景的重命名選種某一運動場景，單擊鼠標(biāo)右鍵將彈出一快捷菜單，如圖2-8 所示。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考圖 2-8 彈出運動場景快捷菜單選擇快捷菜單中的重命名菜單項后，運動場景導(dǎo)航窗口中的場景名稱將自動變?yōu)榭删庉嫷臓顟B(tài)，如圖 2-9 所示。在該對話框中鍵入新的運動場景名稱應(yīng)用后既可實現(xiàn)運動場景的重命名。圖 2-9 運動場景的重命名(2) 運動場景的刪除選擇快捷菜單中的【刪除】菜單項既可實現(xiàn)運動場景的刪除。(3) 運動場景的復(fù)制選擇快捷菜單中的【克隆】菜單項既可實現(xiàn)運動場景的復(fù)制，克隆后的運動場景與原來的運動場景的各個參

8、數(shù)都相同，如圖 2-10 所示，通過分別選擇 【 motion_1 】【 motion_2 】【 motion_3 】【 motion_4 】菜單項新建了三個與motion_1 各項參數(shù)都相同的運動場景。圖 2-10 運動場景的復(fù)制3. 運動場景參數(shù)的設(shè)置和信息的輸出(1)運動場景環(huán)境參數(shù)的設(shè)置選種某一運動場景，單擊鼠標(biāo)右鍵將彈出一快捷菜單，選擇【環(huán)境】 菜單項將彈出 【運動仿真環(huán)境類型設(shè)置】對話框，如圖2-11 所示。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考圖 2-11運動仿真環(huán)境類型設(shè)置該對話框中的各個選項說明如下：運動學(xué)：分析對象的運動不考慮其他因素。動力學(xué)：分析對象的動力不考慮其他因素。通過不同的

9、選擇可以將運動仿真環(huán)境設(shè)置為運動學(xué)仿真或者是靜態(tài)動力學(xué)仿真。(2) 運動場景信息的輸出選中某一運動場景，單擊鼠標(biāo)右鍵將彈出一快捷菜單，選擇【信息】|【運動連接】菜單項將彈出顯示運動模型各項參數(shù)的設(shè)置的圖文框，它記載了運動模型所有的參數(shù)，如圖2-12 所示。圖 2-12選擇【信息】 |【運動連接】菜單項彈出的運動模型參數(shù)設(shè)置圖文框如圖2-13 所示。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考圖 2-13彈出運動模型參數(shù)設(shè)置圖文框2.2.2 編輯模型幾何尺寸在建立了一個運動場景之后，用戶仍然可以對運動場景中幾何體的尺寸進行修改。在 UG 運動仿真的【模型準(zhǔn)備】工具條上單擊【主模型尺寸】按鈕，系統(tǒng)將會自動打開一個

10、【幾何模型尺寸編輯】對話框，如圖2-14 所示。幾何模型特征列表特征表達式特征參數(shù)列表用于何處圖 2-14【幾何模型尺寸編輯】對話框在選擇某一個尺寸的時候，圖形區(qū)中將相應(yīng)的顯示該特征的尺寸，如圖2-15 所示。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考圖 2-15 圖形區(qū)中特征尺寸的顯示在該對話框幾何模型特征列表中選中某一特征后，其各種特征參數(shù)表達式將在特征參數(shù)列表中相應(yīng)的顯示，而在特征參數(shù)列表中選中該特征的某一參數(shù)時，其表達式和值將會相應(yīng)的在下部顯示，此時用戶可以對該表達式的值進行編輯。在特征參數(shù)數(shù)值文本輸入框中輸入新的特征參數(shù)后，按回車鍵，同時該對話框中的應(yīng)用按鈕被激活，單擊應(yīng)用既可完成該操作，從而改變

11、模型的幾何外形。2.3 運動分析對原來的三維實體模型完成了連桿特性的設(shè)置，運動副的建立和外載荷的添加的前置處理后，就完成了運動模型的構(gòu)建。此時可以利用運動仿真的運動分析工具欄，對創(chuàng)建的運動模型進行運動仿真，如圖2-16 所示。圖 2-16運動分析工具欄運動仿真模塊嵌入了 Mechanical Dynamics 公司（MDI ）的求解器 ADAMS/Kinematics ，在建立運動模型的同時運動仿真已經(jīng)為該求解器建立了初始數(shù)據(jù)或輸入文件，只有運行運動仿真的運動分析模塊既可自動的將初始數(shù)據(jù)和輸入文件輸入到求解器中，從而得出運動模型運動后的各種數(shù)據(jù)，完成運動模型合理性的檢查。2.3.1 運動仿真過

12、程的實現(xiàn)UG/Motion 的運動分析模塊可以設(shè)置運動分析的類型，并通過對運動分析過程的控制，可以直觀的以動畫的形式輸出運動模型不同的運動狀況，便于用戶比較準(zhǔn)確了解所設(shè)計的運動機構(gòu)實現(xiàn)的運動形式。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考1. 設(shè)置運動仿真的參數(shù)(1) 運動分析類型的設(shè)定運動仿真的運動分析類型有兩類：靜態(tài)分析和動力學(xué)分析。點擊功能菜單區(qū)運動分析模塊中的動畫按鈕，將彈出一個【動畫】對話框，和一個懸浮文本框，如圖2-17 所示。圖 2-17【運動分析選項】對話框(2) 運動控制參數(shù)的設(shè)定在上述的動畫對話框中，懸浮文本框即要求用戶輸入運動控制參數(shù)：運動時間和運動步進。整個運動模型運動的快慢就是由這

13、兩個參數(shù)決定的。2. 運動仿真過程的動畫的控制運動仿真過程的控制可以有兩種，在滑動模式下可以看到有【時間（秒）】和【步數(shù)】兩種模式，選擇不同的模式，下面就將呈現(xiàn)不同的控制方式。如圖2-18 所示。時間（秒）步數(shù)圖 2-18 兩種滑動模式不得用于商業(yè)用途僅供個人參考對運動過程控制的功能主要是由運動控制選項來實現(xiàn)的，下面來介紹一下運動控制選項區(qū)域主要幾個按鈕的功能。全程控制按鈕單擊該按鈕可以查看運動模型在設(shè)定的時間和步驟內(nèi)的整個連續(xù)的運動過程，在繪圖區(qū)以動畫的形式輸出。前進控制按鈕單擊該按鈕可以使運動模型在設(shè)定的時間和步驟限制范圍內(nèi)向前運動一步，方便用戶查看運動模型下一個運動步驟的狀態(tài)。后退控制按

14、鈕單擊該按鈕可以使運動模型在設(shè)定的時間和步驟限制范圍內(nèi)向后運動一步，方便用戶查看運動模型上一個運動步驟的狀態(tài)。設(shè)計位置按鈕單擊該按鈕后可以使運動模型回到未進行運動仿真前置處理的初始三維實體設(shè)計狀態(tài)。裝配位置按鈕單擊該按鈕后可以使運動模型回到進行了運動仿真前置處理后的力學(xué)運動分析模型的狀態(tài)。3. 運動仿真過程的跟蹤記錄在運動分析中用戶可以很精確的得到運動模型在運動的各個場景中的數(shù)據(jù)，但是同時運動分析模塊還給用戶提供了一個更為直觀的觀察運動模型在運動過程中前后變化的工具。在運動過程控制對話框中點擊【追蹤整個機構(gòu)】圖標(biāo)可以實現(xiàn)該功能。通過多次單擊前進控制按鈕，使運動模型向前一步一步的運動，用戶想查看

15、運動模型某一個運動步驟的狀態(tài)與原始狀態(tài)的相對變化時，就可以在運動模型一步一步的運動該步驟時，在該對話框中選擇【追蹤整個機構(gòu)】圖標(biāo)，系統(tǒng)將會自動顯示該運動步驟下模型的狀態(tài)， 同時保留模型的原始狀態(tài)。如圖 2-19 所示，單擊該控制按鈕使運動模型從第50步和第 70 步的狀態(tài)，系統(tǒng)將在屏幕上靜態(tài)的顯示第50 步和第 70 步時運動模型各零部件的狀態(tài)。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考圖 2-19 完成運動過程的跟蹤記錄4. 運動仿真動畫文件輸出在運動場景導(dǎo)航窗口中選中一個場景，單擊鼠標(biāo)右鍵之后將會彈出一個右鍵快捷菜單，在該菜單中選擇菜單項Export ，將會顯示UG/Motion給用戶提供的幾種動畫輸出

16、的格式，如圖 2-71 所示。圖 2-20選擇輸出動畫文件格式在各種動畫輸出格式中選擇MPEG 將可以輸出一個mpg 文件，選擇AnimatedGIF 格式將會輸出一個gif 文件。不論選擇那一種格式，系統(tǒng)都將彈出動畫文件設(shè)置對話框，如圖 2-21 所示。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考圖 2-21動畫文件設(shè)置對話框在該對話框中用戶可以看到該文件的默認名稱，動畫的幀數(shù)，如果用戶要自定義文件名，則可選擇選項【指定文件名】；如果用戶要查看動畫，可選擇選項【預(yù)覽動畫】，系統(tǒng)將會自動打開【預(yù)覽動畫】對話框，如圖2-22 所示。單擊該對話框中的圖標(biāo)可實現(xiàn)對輸出動畫的連續(xù)播放。圖 2-22【預(yù)覽動畫控制】對話

17、框2.3.2 運動分析結(jié)果的圖表輸出ADAMS求解器根據(jù)運動模型的各項參數(shù)計算出運動模型在各個步驟的數(shù)據(jù)，不但可以以動畫的形式輸出運動分析的結(jié)果，還可以直接以圖表的形式輸出各個數(shù)據(jù)。UG 運動仿真該項功能主要是利用外掛的Microsoft Excel 軟件的功能實現(xiàn)的。點擊功能菜單區(qū)運動分析模塊中的【作圖】按鈕，將彈出一個【圖表】對話框，如圖 2-23 所示。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考圖 2-23 【圖表設(shè)置】對話框外掛軟件 Microsoft Exceed 將會根據(jù)這個數(shù)據(jù)表格，自動繪制出一條變化曲線，如圖 2-24 所示。圖 2-24 變化曲線2.4 本章小結(jié)本章講解的UG 基本功能的應(yīng)用是初學(xué)者UG 建模的入門基礎(chǔ)，隨著對UG 基本功能如文件管理、常用工具、圖層管理、UG坐標(biāo)系、特征的顯示與隱藏、測量工具、視圖工具等的詳細而又易懂的講解，使讀者對這些知識有了清晰的認識。本章最后更是以3 個實例的演示，使讀者掌握的知識更加鞏固，同時希望讀者通過更多的練習(xí)，能完全掌握及熟練應(yīng)用這些非常重要的入門基礎(chǔ)知識。不得用于商業(yè)用途僅供個人參考（此行包含邊框格式，不要刪除）不得用于商業(yè)用途僅供個人參考僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途。For personal use onl