運(yùn)動(dòng)仿真分析

1、第五講第五講 運(yùn)動(dòng)仿真分析運(yùn)動(dòng)仿真分析5.1 5.1 運(yùn)動(dòng)分析基本知識(shí)運(yùn)動(dòng)分析基本知識(shí)5.2 5.2 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)分析對(duì)象創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)分析對(duì)象5.3 5.3 模型準(zhǔn)備與運(yùn)動(dòng)分析模型準(zhǔn)備與運(yùn)動(dòng)分析5.4 5.4 運(yùn)動(dòng)分析實(shí)例運(yùn)動(dòng)分析實(shí)例 UG的運(yùn)動(dòng)分析模塊（Scenario For Motion）是CAE應(yīng)用軟件，能夠?qū)ΧS和三維機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力學(xué)分析?？梢赃M(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析、跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡、分析機(jī)構(gòu)中零件的速度、加速度、作用力和力矩等。 Scenario For Motion 自動(dòng)復(fù)制主模型的裝配文件，并建立一系列不同的運(yùn)動(dòng)分析方案。分析結(jié)果可以指導(dǎo)修改零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者調(diào)整零件的材料

2、。一旦確定優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)更改可直接反映到裝配的主模型中。 5.1 5.1 運(yùn)動(dòng)分析基本知識(shí)運(yùn)動(dòng)分析基本知識(shí)1. 基本概念v構(gòu)件 機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元，運(yùn)動(dòng)單元可以是單個(gè)零件或多個(gè)剛性聯(lián)接在一起。v運(yùn)動(dòng)副 以一定的方式把各個(gè)構(gòu)件彼此非剛性（可動(dòng)）聯(lián)接，構(gòu)件間能產(chǎn)生某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)。v自由度和約束 任意兩個(gè)沒有構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件，兩者之間有任意兩個(gè)沒有構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件，兩者之間有6個(gè)個(gè)自由度（在坐標(biāo)系中自由度（在坐標(biāo)系中3個(gè)運(yùn)動(dòng)和個(gè)運(yùn)動(dòng)和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)）。若將兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)）。若將兩者以某種方式聯(lián)接而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，則兩者的相對(duì)運(yùn)者以某種方式聯(lián)接而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副，則兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)便受到一定的約束。動(dòng)便受到一定的

3、約束。2. Scenario 模型 選擇選擇應(yīng)用應(yīng)用-運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)命令，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)分析模塊。單擊命令，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)分析模塊。單擊右側(cè)右側(cè)“Scenario 導(dǎo)航器導(dǎo)航器”，彈出下圖。，彈出下圖。Scenario 導(dǎo)航器導(dǎo)航器3. 機(jī)構(gòu)分析的一般步驟v打開主模型文件。打開主模型文件。v進(jìn)入運(yùn)動(dòng)分析模塊，創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)分析模塊，創(chuàng)建一個(gè)Scenario模型模型并設(shè)置機(jī)構(gòu)分析環(huán)境。并設(shè)置機(jī)構(gòu)分析環(huán)境。v創(chuàng)建各機(jī)構(gòu)對(duì)象（構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、標(biāo)記等）。創(chuàng)建各機(jī)構(gòu)對(duì)象（構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、標(biāo)記等）。v指定分析結(jié)果類型，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行求解分析。指定分析結(jié)果類型，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行求解分析。v輸出分析結(jié)果。輸出分析結(jié)果。5.2 5.2 創(chuàng)建

4、運(yùn)動(dòng)分析對(duì)象創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)分析對(duì)象 在運(yùn)動(dòng)分析中，連桿和運(yùn)動(dòng)副是組在運(yùn)動(dòng)分析中，連桿和運(yùn)動(dòng)副是組成構(gòu)件的最基本要素，兩者都具備是機(jī)成構(gòu)件的最基本要素，兩者都具備是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的必要條件。構(gòu)運(yùn)動(dòng)的必要條件。 連桿連桿運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副v連桿連桿連桿幾何體用于將屏幕連桿幾何體用于將屏幕中的幾何體定義為連桿，中的幾何體定義為連桿，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)該桿賦予一個(gè)同時(shí)系統(tǒng)對(duì)該桿賦予一個(gè)默認(rèn)的名稱。默認(rèn)的名稱。v對(duì)機(jī)構(gòu)作運(yùn)動(dòng)分析，對(duì)機(jī)構(gòu)作運(yùn)動(dòng)分析，不必賦予質(zhì)量和慣性矩等參數(shù)。不必賦予質(zhì)量和慣性矩等參數(shù)。 連桿幾何體連桿幾何體名名稱稱2. 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)副 運(yùn)動(dòng)副的作用：允許所需的運(yùn)動(dòng)和限制不要的運(yùn)運(yùn)動(dòng)副的作用：允許所需的運(yùn)動(dòng)和限制不

5、要的運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。 UG提供了提供了12種運(yùn)動(dòng)副共分兩大類：普通運(yùn)動(dòng)副種運(yùn)動(dòng)副共分兩大類：普通運(yùn)動(dòng)副8種，它是獨(dú)特的，于自身有關(guān)；特殊運(yùn)動(dòng)副種，它是獨(dú)特的，于自身有關(guān)；特殊運(yùn)動(dòng)副4種，種，是在兩個(gè)普通類型的運(yùn)動(dòng)副之間定義了特殊關(guān)系的是在兩個(gè)普通類型的運(yùn)動(dòng)副之間定義了特殊關(guān)系的運(yùn)動(dòng)副，允許兩個(gè)不同類型的運(yùn)動(dòng)副一起工作完成運(yùn)動(dòng)副，允許兩個(gè)不同類型的運(yùn)動(dòng)副一起工作完成特定的功能。特定的功能。普通運(yùn)動(dòng)副普通運(yùn)動(dòng)副v旋轉(zhuǎn)副旋轉(zhuǎn)副 連接兩個(gè)連桿的經(jīng)典運(yùn)連接兩個(gè)連桿的經(jīng)典運(yùn) 動(dòng)副，有動(dòng)副，有一個(gè)繞一個(gè)繞Z軸旋軸旋 轉(zhuǎn)的自由度，不允轉(zhuǎn)的自由度，不允許兩個(gè)連桿之間有任何的移動(dòng)。許兩個(gè)連桿之間有任何的移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)形式：

6、運(yùn)動(dòng)形式：兩個(gè)連桿繞同一軸作相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)連桿繞同一軸作相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)連桿繞固定在機(jī)架上的一根軸一個(gè)連桿繞固定在機(jī)架上的一根軸 旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 捕捉連桿：捕捉連桿：用于限定用戶設(shè)置的運(yùn)動(dòng)副為連個(gè)連桿之間的連接。用于限定用戶設(shè)置的運(yùn)動(dòng)副為連個(gè)連桿之間的連接。限制：限制：控制轉(zhuǎn)動(dòng)副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍?？刂妻D(zhuǎn)動(dòng)副的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍。運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)：恒定：給運(yùn)動(dòng)副添加一個(gè)不變的原始驅(qū)動(dòng)力，旋轉(zhuǎn)或線形位移。恒定：給運(yùn)動(dòng)副添加一個(gè)不變的原始驅(qū)動(dòng)力，旋轉(zhuǎn)或線形位移。諧波：給運(yùn)動(dòng)副添加一個(gè)諧振變化的原始驅(qū)動(dòng)力，如光滑的正弦運(yùn)動(dòng)。諧波：給運(yùn)動(dòng)副添加一個(gè)諧振變化的原始驅(qū)動(dòng)力，如光滑的正弦運(yùn)動(dòng)。一般：由用戶通過(guò)函數(shù)編輯器

7、自定義一個(gè)表達(dá)式，定義運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)。一般：由用戶通過(guò)函數(shù)編輯器自定義一個(gè)表達(dá)式，定義運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)。球鉸：用于設(shè)置基于球鉸：用于設(shè)置基于位移位移的動(dòng)態(tài)仿真，可設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)副具有獨(dú)立時(shí)間的運(yùn)的動(dòng)態(tài)仿真，可設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)副具有獨(dú)立時(shí)間的運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。v滑動(dòng)副滑動(dòng)副 用來(lái)連接兩個(gè)連桿，有一個(gè)自由度，連桿之間不許有轉(zhuǎn)動(dòng)。用來(lái)連接兩個(gè)連桿，有一個(gè)自由度，連桿之間不許有轉(zhuǎn)動(dòng)。 可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)部件相對(duì)于另一部件的直線運(yùn)動(dòng)?？梢詫?shí)現(xiàn)一個(gè)部件相對(duì)于另一部件的直線運(yùn)動(dòng)。v圓柱副圓柱副 用來(lái)連接兩個(gè)連桿，有兩個(gè)自由度，一個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。用來(lái)連接兩個(gè)連桿，有兩個(gè)自由度，一個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。v螺旋副螺旋副 圓柱

8、副和滑動(dòng)副的結(jié)合。圓柱副和滑動(dòng)副的結(jié)合。v萬(wàn)向節(jié)萬(wàn)向節(jié) 連接兩個(gè)成一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)連桿，有兩個(gè)自由度。連接兩個(gè)成一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)連桿，有兩個(gè)自由度。v球形副球形副 用來(lái)連接兩個(gè)連桿，有三個(gè)自由度。用來(lái)連接兩個(gè)連桿，有三個(gè)自由度。v平面副平面副 用來(lái)創(chuàng)建兩個(gè)連桿的平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有三個(gè)自由度：用來(lái)創(chuàng)建兩個(gè)連桿的平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有三個(gè)自由度：2個(gè)移動(dòng)自由度和個(gè)移動(dòng)自由度和1個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。v固定副固定副 在連桿間創(chuàng)建一個(gè)固定連接副，相當(dāng)于以剛性連接兩連桿，連桿間無(wú)相在連桿間創(chuàng)建一個(gè)固定連接副，相當(dāng)于以剛性連接兩連桿，連桿間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。對(duì)運(yùn)動(dòng)。 特殊運(yùn)動(dòng)副：特殊運(yùn)動(dòng)副：v齒輪齒條副：滑動(dòng)副和旋轉(zhuǎn)

9、副的結(jié)合v齒輪副：兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的結(jié)合v線纜副：兩個(gè)滑動(dòng)副的結(jié)合v點(diǎn)線接觸副：4個(gè)自由度v線線接觸副： 4個(gè)自由度v點(diǎn)面副：5個(gè)自由度5.3 5.3 模型準(zhǔn)備與運(yùn)動(dòng)分析模型準(zhǔn)備與運(yùn)動(dòng)分析 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)對(duì)象后，可以在模型準(zhǔn)備中對(duì)創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)對(duì)象后，可以在模型準(zhǔn)備中對(duì)模型進(jìn)行重新編輯和其他操作。包括對(duì)模型模型進(jìn)行重新編輯和其他操作。包括對(duì)模型尺寸的編輯、運(yùn)動(dòng)對(duì)象的編輯、標(biāo)記點(diǎn)和智尺寸的編輯、運(yùn)動(dòng)對(duì)象的編輯、標(biāo)記點(diǎn)和智能點(diǎn)的創(chuàng)建、封裝等操作。能點(diǎn)的創(chuàng)建、封裝等操作。5.3 5.3 模型準(zhǔn)備與運(yùn)動(dòng)分析模型準(zhǔn)備與運(yùn)動(dòng)分析主模型尺寸主模型尺寸智能點(diǎn)智能點(diǎn)編輯運(yùn)動(dòng)對(duì)象編輯運(yùn)動(dòng)對(duì)象封裝封裝模型準(zhǔn)備模型準(zhǔn)備動(dòng)畫動(dòng)畫生成圖表

10、生成圖表 生成電子表格生成電子表格球鉸球鉸1. 編輯運(yùn)動(dòng)對(duì)象 可以對(duì)已創(chuàng)建的連桿、運(yùn)動(dòng)副、標(biāo)記和約可以對(duì)已創(chuàng)建的連桿、運(yùn)動(dòng)副、標(biāo)記和約束進(jìn)行編輯。束進(jìn)行編輯。 編輯編輯-運(yùn)動(dòng)對(duì)象運(yùn)動(dòng)對(duì)象：或點(diǎn)擊：或點(diǎn)擊2. 標(biāo)記和智能點(diǎn) 在分析解算前通過(guò)在機(jī)構(gòu)模型中設(shè)置標(biāo)記或智在分析解算前通過(guò)在機(jī)構(gòu)模型中設(shè)置標(biāo)記或智能點(diǎn)，可得到關(guān)心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位移、速度等分析結(jié)能點(diǎn)，可得到關(guān)心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)位移、速度等分析結(jié)果。果。v標(biāo)記標(biāo)記 比智能點(diǎn)功能強(qiáng)大，創(chuàng)建時(shí)與連桿始終相關(guān)，且比智能點(diǎn)功能強(qiáng)大，創(chuàng)建時(shí)與連桿始終相關(guān)，且須定義方向。系統(tǒng)默認(rèn)名稱須定義方向。系統(tǒng)默認(rèn)名稱AS001。v智能點(diǎn)智能點(diǎn) 沒有方向的點(diǎn)，不與連桿相關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)

11、默認(rèn)名稱沒有方向的點(diǎn)，不與連桿相關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)默認(rèn)名稱Me001。3. 封裝 用來(lái)收集特定的、用戶感用來(lái)收集特定的、用戶感興趣的對(duì)象信息的一組工具。興趣的對(duì)象信息的一組工具。有三個(gè)功能：有三個(gè)功能： 測(cè)量測(cè)量跟蹤跟蹤干涉干涉v測(cè)量測(cè)量 測(cè)量機(jī)構(gòu)中目標(biāo)對(duì)象的距離或角度，并建立安全區(qū)測(cè)量機(jī)構(gòu)中目標(biāo)對(duì)象的距離或角度，并建立安全區(qū)域。域。v跟蹤跟蹤 用來(lái)生成每一分析步驟處目標(biāo)對(duì)象的一個(gè)復(fù)制對(duì)象。用來(lái)生成每一分析步驟處目標(biāo)對(duì)象的一個(gè)復(fù)制對(duì)象。v干涉干涉 主要比較在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否發(fā)生重疊現(xiàn)象。主要比較在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否發(fā)生重疊現(xiàn)象。 動(dòng)作：動(dòng)作：當(dāng)機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉時(shí)，可以產(chǎn)生高亮顯示和當(dāng)機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉時(shí)，可以

12、產(chǎn)生高亮顯示和創(chuàng)建實(shí)體兩種動(dòng)作。創(chuàng)建實(shí)體兩種動(dòng)作。4. 運(yùn)動(dòng)分析 運(yùn)動(dòng)分析可以多種方式輸出機(jī)構(gòu)分析結(jié)果。如基于時(shí)間運(yùn)動(dòng)分析可以多種方式輸出機(jī)構(gòu)分析結(jié)果。如基于時(shí)間的動(dòng)態(tài)仿真、基于位移的動(dòng)態(tài)仿真、輸出動(dòng)態(tài)仿真的圖像文的動(dòng)態(tài)仿真、基于位移的動(dòng)態(tài)仿真、輸出動(dòng)態(tài)仿真的圖像文件、分析結(jié)果的數(shù)據(jù)文件、線圖及電子表格等。件、分析結(jié)果的數(shù)據(jù)文件、線圖及電子表格等。v動(dòng)畫 是基于時(shí)間的動(dòng)態(tài)仿真。是基于時(shí)間的動(dòng)態(tài)仿真。存儲(chǔ)過(guò)分析文件存儲(chǔ)過(guò)分析文件仿真分析的時(shí)間段仿真分析的時(shí)間段時(shí)間段內(nèi)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)間段內(nèi)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的瞬態(tài)位置數(shù)態(tài)位置數(shù)以時(shí)間為單位播放以步數(shù)為單位播放設(shè)計(jì)位置裝配位置v球鉸球鉸 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)仿真，通過(guò)控制一個(gè)或多個(gè)原動(dòng)運(yùn)動(dòng)副的位移步關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)仿真，通過(guò)控制一個(gè)或多個(gè)原動(dòng)運(yùn)動(dòng)副的位移步長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真。位移為步長(zhǎng)大小和步數(shù)的乘積。長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真。位移為步長(zhǎng)大小和步數(shù)的乘積。v生成圖表生成圖表 動(dòng)畫或關(guān)節(jié)仿真后，可通過(guò)圖表方式輸出機(jī)構(gòu)的分析結(jié)果。動(dòng)畫或關(guān)節(jié)仿真后，可通過(guò)圖表方式輸出機(jī)構(gòu)的分析結(jié)果。 Y-軸：軸：可通過(guò)下拉菜單設(shè)置可通過(guò)下拉菜單設(shè)置Y軸參數(shù)。軸參數(shù)。 值：值：幅