运动仿真分析

1、第五讲第五讲 运动仿真分析运动仿真分析5.1 5.1 运动分析基本知识运动分析基本知识5.2 5.2 创建运动分析对象创建运动分析对象5.3 5.3 模型准备与运动分析模型准备与运动分析5.4 5.4 运动分析实例运动分析实例 UG的运动分析模块（Scenario For Motion）是CAE应用软件，能够对二维和三维机构进行复杂的运动分析和动力学分析。可以进行机构的干涉分析、跟踪零件的运动轨迹、分析机构中零件的速度、加速度、作用力和力矩等。 Scenario For Motion 自动复制主模型的装配文件，并建立一系列不同的运动分析方案。分析结果可以指导修改零件的结构设计或者调整零件的材料

2、。一旦确定优化的设计方案，设计更改可直接反映到装配的主模型中。 5.1 5.1 运动分析基本知识运动分析基本知识1. 基本概念v构件 机器中每一个独立的运动单元，运动单元可以是单个零件或多个刚性联接在一起。v运动副 以一定的方式把各个构件彼此非刚性（可动）联接，构件间能产生某些相对运动。v自由度和约束 任意两个没有构成运动副的构件，两者之间有任意两个没有构成运动副的构件，两者之间有6个个自由度（在坐标系中自由度（在坐标系中3个运动和个运动和3个转动）。若将两个转动）。若将两者以某种方式联接而构成运动副，则两者的相对运者以某种方式联接而构成运动副，则两者的相对运动便受到一定的约束。动便受到一定的

3、约束。2. Scenario 模型 选择选择应用应用-运动运动命令，进入运动分析模块。单击命令，进入运动分析模块。单击右侧右侧“Scenario 导航器导航器”，弹出下图。，弹出下图。Scenario 导航器导航器3. 机构分析的一般步骤v打开主模型文件。打开主模型文件。v进入运动分析模块，创建一个进入运动分析模块，创建一个Scenario模型模型并设置机构分析环境。并设置机构分析环境。v创建各机构对象（构件、运动副、标记等）。创建各机构对象（构件、运动副、标记等）。v指定分析结果类型，对机构进行求解分析。指定分析结果类型，对机构进行求解分析。v输出分析结果。输出分析结果。5.2 5.2 创建

4、运动分析对象创建运动分析对象 在运动分析中，连杆和运动副是组在运动分析中，连杆和运动副是组成构件的最基本要素，两者都具备是机成构件的最基本要素，两者都具备是机构运动的必要条件。构运动的必要条件。 连杆连杆运动副运动副v连杆连杆连杆几何体用于将屏幕连杆几何体用于将屏幕中的几何体定义为连杆，中的几何体定义为连杆，同时系统对该杆赋予一个同时系统对该杆赋予一个默认的名称。默认的名称。v对机构作运动分析，对机构作运动分析，不必赋予质量和惯性矩等参数。不必赋予质量和惯性矩等参数。 连杆几何体连杆几何体名名称称2. 运动副运动副 运动副的作用：允许所需的运动和限制不要的运运动副的作用：允许所需的运动和限制不

5、要的运动。动。 UG提供了提供了12种运动副共分两大类：普通运动副种运动副共分两大类：普通运动副8种，它是独特的，于自身有关；特殊运动副种，它是独特的，于自身有关；特殊运动副4种，种，是在两个普通类型的运动副之间定义了特殊关系的是在两个普通类型的运动副之间定义了特殊关系的运动副，允许两个不同类型的运动副一起工作完成运动副，允许两个不同类型的运动副一起工作完成特定的功能。特定的功能。普通运动副普通运动副v旋转副旋转副 连接两个连杆的经典运连接两个连杆的经典运 动副，有动副，有一个绕一个绕Z轴旋轴旋 转的自由度，不允转的自由度，不允许两个连杆之间有任何的移动。许两个连杆之间有任何的移动。运动形式：

6、运动形式：两个连杆绕同一轴作相对的转动两个连杆绕同一轴作相对的转动一个连杆绕固定在机架上的一根轴一个连杆绕固定在机架上的一根轴 旋转。旋转。 捕捉连杆：捕捉连杆：用于限定用户设置的运动副为连个连杆之间的连接。用于限定用户设置的运动副为连个连杆之间的连接。限制：限制：控制转动副的相对转动范围。控制转动副的相对转动范围。运动驱动：运动驱动：恒定：给运动副添加一个不变的原始驱动力，旋转或线形位移。恒定：给运动副添加一个不变的原始驱动力，旋转或线形位移。谐波：给运动副添加一个谐振变化的原始驱动力，如光滑的正弦运动。谐波：给运动副添加一个谐振变化的原始驱动力，如光滑的正弦运动。一般：由用户通过函数编辑器

7、自定义一个表达式，定义运动副的运动。一般：由用户通过函数编辑器自定义一个表达式，定义运动副的运动。球铰：用于设置基于球铰：用于设置基于位移位移的动态仿真，可设定转动副具有独立时间的运的动态仿真，可设定转动副具有独立时间的运动。动。v滑动副滑动副 用来连接两个连杆，有一个自由度，连杆之间不许有转动。用来连接两个连杆，有一个自由度，连杆之间不许有转动。 可以实现一个部件相对于另一部件的直线运动。可以实现一个部件相对于另一部件的直线运动。v圆柱副圆柱副 用来连接两个连杆，有两个自由度，一个移动自由度和一个转动自由度。用来连接两个连杆，有两个自由度，一个移动自由度和一个转动自由度。v螺旋副螺旋副 圆柱

8、副和滑动副的结合。圆柱副和滑动副的结合。v万向节万向节 连接两个成一定角度的转动连杆，有两个自由度。连接两个成一定角度的转动连杆，有两个自由度。v球形副球形副 用来连接两个连杆，有三个自由度。用来连接两个连杆，有三个自由度。v平面副平面副 用来创建两个连杆的平面相对运动，有三个自由度：用来创建两个连杆的平面相对运动，有三个自由度：2个移动自由度和个移动自由度和1个旋转自由度。个旋转自由度。v固定副固定副 在连杆间创建一个固定连接副，相当于以刚性连接两连杆，连杆间无相在连杆间创建一个固定连接副，相当于以刚性连接两连杆，连杆间无相对运动。对运动。 特殊运动副：特殊运动副：v齿轮齿条副：滑动副和旋转

9、副的结合v齿轮副：两个转动副的结合v线缆副：两个滑动副的结合v点线接触副：4个自由度v线线接触副： 4个自由度v点面副：5个自由度5.3 5.3 模型准备与运动分析模型准备与运动分析 创建运动对象后，可以在模型准备中对创建运动对象后，可以在模型准备中对模型进行重新编辑和其他操作。包括对模型模型进行重新编辑和其他操作。包括对模型尺寸的编辑、运动对象的编辑、标记点和智尺寸的编辑、运动对象的编辑、标记点和智能点的创建、封装等操作。能点的创建、封装等操作。5.3 5.3 模型准备与运动分析模型准备与运动分析主模型尺寸主模型尺寸智能点智能点编辑运动对象编辑运动对象封装封装模型准备模型准备动画动画生成图表

10、生成图表 生成电子表格生成电子表格球铰球铰1. 编辑运动对象 可以对已创建的连杆、运动副、标记和约可以对已创建的连杆、运动副、标记和约束进行编辑。束进行编辑。 编辑编辑-运动对象运动对象：或点击：或点击2. 标记和智能点 在分析解算前通过在机构模型中设置标记或智在分析解算前通过在机构模型中设置标记或智能点，可得到关心点的运动位移、速度等分析结能点，可得到关心点的运动位移、速度等分析结果。果。v标记标记 比智能点功能强大，创建时与连杆始终相关，且比智能点功能强大，创建时与连杆始终相关，且须定义方向。系统默认名称须定义方向。系统默认名称AS001。v智能点智能点 没有方向的点，不与连杆相关联，系统

11、默认名称没有方向的点，不与连杆相关联，系统默认名称Me001。3. 封装 用来收集特定的、用户感用来收集特定的、用户感兴趣的对象信息的一组工具。兴趣的对象信息的一组工具。有三个功能：有三个功能： 测量测量跟踪跟踪干涉干涉v测量测量 测量机构中目标对象的距离或角度，并建立安全区测量机构中目标对象的距离或角度，并建立安全区域。域。v跟踪跟踪 用来生成每一分析步骤处目标对象的一个复制对象。用来生成每一分析步骤处目标对象的一个复制对象。v干涉干涉 主要比较在机构运动过程中是否发生重叠现象。主要比较在机构运动过程中是否发生重叠现象。 动作：动作：当机构发生干涉时，可以产生高亮显示和当机构发生干涉时，可以

12、产生高亮显示和创建实体两种动作。创建实体两种动作。4. 运动分析 运动分析可以多种方式输出机构分析结果。如基于时间运动分析可以多种方式输出机构分析结果。如基于时间的动态仿真、基于位移的动态仿真、输出动态仿真的图像文的动态仿真、基于位移的动态仿真、输出动态仿真的图像文件、分析结果的数据文件、线图及电子表格等。件、分析结果的数据文件、线图及电子表格等。v动画 是基于时间的动态仿真。是基于时间的动态仿真。存储过分析文件存储过分析文件仿真分析的时间段仿真分析的时间段时间段内机构运动的瞬时间段内机构运动的瞬态位置数态位置数以时间为单位播放以步数为单位播放设计位置装配位置v球铰球铰 关节运动仿真，通过控制一个或多个原动运动副的位移步关节运动仿真，通过控制一个或多个原动运动副的位移步长来进行机构动态仿真。位移为步长大小和步数的乘积。长来进行机构动态仿真。位移为步长大小和步数的乘积。v生成图表生成图表 动画或关节仿真后，可通过图表方式输出机构的分析结果。动画或关节仿真后，可通过图表方式输出机构的分析结果。 Y-轴：轴：可通过下拉菜单设置可通过下拉菜单设置Y轴参数。轴参数。 值：值：幅