1、第五講第五講 運動仿真分析運動仿真分析5.1 5.1 運動分析基本知識運動分析基本知識5.2 5.2 創建運動分析對象創建運動分析對象5.3 5.3 模型準備與運動分析模型準備與運動分析5.4 5.4 運動分析實例運動分析實例 UG的運動分析模塊（Scenario For Motion）是CAE應用軟件，能夠對二維和三維機構進行復雜的運動分析和動力學分析?？梢赃M行機構的干涉分析、跟蹤零件的運動軌跡、分析機構中零件的速度、加速度、作用力和力矩等。 Scenario For Motion 自動復制主模型的裝配文件，并建立一系列不同的運動分析方案。分析結果可以指導修改零件的結構設計或者調整零件的材料

2、。一旦確定優化的設計方案，設計更改可直接反映到裝配的主模型中。 5.1 5.1 運動分析基本知識運動分析基本知識1. 基本概念v構件 機器中每一個獨立的運動單元，運動單元可以是單個零件或多個剛性聯接在一起。v運動副 以一定的方式把各個構件彼此非剛性（可動）聯接，構件間能產生某些相對運動。v自由度和約束 任意兩個沒有構成運動副的構件，兩者之間有任意兩個沒有構成運動副的構件，兩者之間有6個個自由度（在坐標系中自由度（在坐標系中3個運動和個運動和3個轉動）。若將兩個轉動）。若將兩者以某種方式聯接而構成運動副，則兩者的相對運者以某種方式聯接而構成運動副，則兩者的相對運動便受到一定的約束。動便受到一定的

3、約束。2. Scenario 模型 選擇選擇應用應用-運動運動命令，進入運動分析模塊。單擊命令，進入運動分析模塊。單擊右側右側“Scenario 導航器導航器”，彈出下圖。，彈出下圖。Scenario 導航器導航器3. 機構分析的一般步驟v打開主模型文件。打開主模型文件。v進入運動分析模塊，創建一個進入運動分析模塊，創建一個Scenario模型模型并設置機構分析環境。并設置機構分析環境。v創建各機構對象（構件、運動副、標記等）。創建各機構對象（構件、運動副、標記等）。v指定分析結果類型，對機構進行求解分析。指定分析結果類型，對機構進行求解分析。v輸出分析結果。輸出分析結果。5.2 5.2 創建

4、運動分析對象創建運動分析對象 在運動分析中，連桿和運動副是組在運動分析中，連桿和運動副是組成構件的最基本要素，兩者都具備是機成構件的最基本要素，兩者都具備是機構運動的必要條件。構運動的必要條件。 連桿連桿運動副運動副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，同時系統對該桿賦予一個同時系統對該桿賦予一個默認的名稱。默認的名稱。v對機構作運動分析，對機構作運動分析，不必賦予質量和慣性矩等參數。不必賦予質量和慣性矩等參數。 連桿幾何體連桿幾何體名名稱稱2. 運動副運動副 運動副的作用：允許所需的運動和限制不要的運運動副的作用：允許所需的運動和限制不

5、要的運動。動。 UG提供了提供了12種運動副共分兩大類：普通運動副種運動副共分兩大類：普通運動副8種，它是獨特的，于自身有關；特殊運動副種，它是獨特的，于自身有關；特殊運動副4種，種，是在兩個普通類型的運動副之間定義了特殊關系的是在兩個普通類型的運動副之間定義了特殊關系的運動副，允許兩個不同類型的運動副一起工作完成運動副，允許兩個不同類型的運動副一起工作完成特定的功能。特定的功能。普通運動副普通運動副v旋轉副旋轉副 連接兩個連桿的經典運連接兩個連桿的經典運 動副，有動副，有一個繞一個繞Z軸旋軸旋 轉的自由度，不允轉的自由度，不允許兩個連桿之間有任何的移動。許兩個連桿之間有任何的移動。運動形式：

6、運動形式：兩個連桿繞同一軸作相對的轉動兩個連桿繞同一軸作相對的轉動一個連桿繞固定在機架上的一根軸一個連桿繞固定在機架上的一根軸 旋轉。旋轉。 捕捉連桿：捕捉連桿：用于限定用戶設置的運動副為連個連桿之間的連接。用于限定用戶設置的運動副為連個連桿之間的連接。限制：限制：控制轉動副的相對轉動范圍?？刂妻D動副的相對轉動范圍。運動驅動：運動驅動：恒定：給運動副添加一個不變的原始驅動力，旋轉或線形位移。恒定：給運動副添加一個不變的原始驅動力，旋轉或線形位移。諧波：給運動副添加一個諧振變化的原始驅動力，如光滑的正弦運動。諧波：給運動副添加一個諧振變化的原始驅動力，如光滑的正弦運動。一般：由用戶通過函數編輯器

7、自定義一個表達式，定義運動副的運動。一般：由用戶通過函數編輯器自定義一個表達式，定義運動副的運動。球鉸：用于設置基于球鉸：用于設置基于位移位移的動態仿真，可設定轉動副具有獨立時間的運的動態仿真，可設定轉動副具有獨立時間的運動。動。v滑動副滑動副 用來連接兩個連桿，有一個自由度，連桿之間不許有轉動。用來連接兩個連桿，有一個自由度，連桿之間不許有轉動。 可以實現一個部件相對于另一部件的直線運動?？梢詫崿F一個部件相對于另一部件的直線運動。v圓柱副圓柱副 用來連接兩個連桿，有兩個自由度，一個移動自由度和一個轉動自由度。用來連接兩個連桿，有兩個自由度，一個移動自由度和一個轉動自由度。v螺旋副螺旋副 圓柱

8、副和滑動副的結合。圓柱副和滑動副的結合。v萬向節萬向節 連接兩個成一定角度的轉動連桿，有兩個自由度。連接兩個成一定角度的轉動連桿，有兩個自由度。v球形副球形副 用來連接兩個連桿，有三個自由度。用來連接兩個連桿，有三個自由度。v平面副平面副 用來創建兩個連桿的平面相對運動，有三個自由度：用來創建兩個連桿的平面相對運動，有三個自由度：2個移動自由度和個移動自由度和1個旋轉自由度。個旋轉自由度。v固定副固定副 在連桿間創建一個固定連接副，相當于以剛性連接兩連桿，連桿間無相在連桿間創建一個固定連接副，相當于以剛性連接兩連桿，連桿間無相對運動。對運動。 特殊運動副：特殊運動副：v齒輪齒條副：滑動副和旋轉

9、副的結合v齒輪副：兩個轉動副的結合v線纜副：兩個滑動副的結合v點線接觸副：4個自由度v線線接觸副： 4個自由度v點面副：5個自由度5.3 5.3 模型準備與運動分析模型準備與運動分析 創建運動對象后，可以在模型準備中對創建運動對象后，可以在模型準備中對模型進行重新編輯和其他操作。包括對模型模型進行重新編輯和其他操作。包括對模型尺寸的編輯、運動對象的編輯、標記點和智尺寸的編輯、運動對象的編輯、標記點和智能點的創建、封裝等操作。能點的創建、封裝等操作。5.3 5.3 模型準備與運動分析模型準備與運動分析主模型尺寸主模型尺寸智能點智能點編輯運動對象編輯運動對象封裝封裝模型準備模型準備動畫動畫生成圖表

10、生成圖表 生成電子表格生成電子表格球鉸球鉸1. 編輯運動對象 可以對已創建的連桿、運動副、標記和約可以對已創建的連桿、運動副、標記和約束進行編輯。束進行編輯。 編輯編輯-運動對象運動對象：或點擊：或點擊2. 標記和智能點 在分析解算前通過在機構模型中設置標記或智在分析解算前通過在機構模型中設置標記或智能點，可得到關心點的運動位移、速度等分析結能點，可得到關心點的運動位移、速度等分析結果。果。v標記標記 比智能點功能強大，創建時與連桿始終相關，且比智能點功能強大，創建時與連桿始終相關，且須定義方向。系統默認名稱須定義方向。系統默認名稱AS001。v智能點智能點 沒有方向的點，不與連桿相關聯，系統

11、默認名稱沒有方向的點，不與連桿相關聯，系統默認名稱Me001。3. 封裝 用來收集特定的、用戶感用來收集特定的、用戶感興趣的對象信息的一組工具。興趣的對象信息的一組工具。有三個功能：有三個功能： 測量測量跟蹤跟蹤干涉干涉v測量測量 測量機構中目標對象的距離或角度，并建立安全區測量機構中目標對象的距離或角度，并建立安全區域。域。v跟蹤跟蹤 用來生成每一分析步驟處目標對象的一個復制對象。用來生成每一分析步驟處目標對象的一個復制對象。v干涉干涉 主要比較在機構運動過程中是否發生重疊現象。主要比較在機構運動過程中是否發生重疊現象。 動作：動作：當機構發生干涉時，可以產生高亮顯示和當機構發生干涉時，可以

12、產生高亮顯示和創建實體兩種動作。創建實體兩種動作。4. 運動分析 運動分析可以多種方式輸出機構分析結果。如基于時間運動分析可以多種方式輸出機構分析結果。如基于時間的動態仿真、基于位移的動態仿真、輸出動態仿真的圖像文的動態仿真、基于位移的動態仿真、輸出動態仿真的圖像文件、分析結果的數據文件、線圖及電子表格等。件、分析結果的數據文件、線圖及電子表格等。v動畫 是基于時間的動態仿真。是基于時間的動態仿真。存儲過分析文件存儲過分析文件仿真分析的時間段仿真分析的時間段時間段內機構運動的瞬時間段內機構運動的瞬態位置數態位置數以時間為單位播放以步數為單位播放設計位置裝配位置v球鉸球鉸 關節運動仿真，通過控制一個或多個原動運動副的位移步關節運動仿真，通過控制一個或多個原動運動副的位移步長來進行機構動態仿真。位移為步長大小和步數的乘積。長來進行機構動態仿真。位移為步長大小和步數的乘積。v生成圖表生成圖表 動畫或關節仿真后，可通過圖表方式輸出機構的分析結果。動畫或關節仿真后，可通過圖表方式輸出機構的分析結果。 Y-軸：軸：可通過下拉菜單設置可通過下拉菜單設置Y軸參數。軸參數。 值：值：幅