曹旺萍

摘 要： 以杠桿機(jī)構(gòu)為例，介紹了利用 UG 軟件實(shí)現(xiàn)杠桿機(jī)構(gòu)模型的運(yùn)動(dòng)仿真及分析的方法和具體步驟，采用運(yùn)動(dòng)函數(shù)驅(qū)動(dòng)，以動(dòng)畫表現(xiàn)杠桿機(jī)構(gòu)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，用圖表反映運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果，為杠桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞： 杠桿機(jī)構(gòu)； UG； 運(yùn)動(dòng)仿真

中圖分類號(hào)：TG375+1.1

引言

利用 UG 運(yùn)動(dòng)分析模塊進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真分析時(shí)，能夠自動(dòng)跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡，通過(guò)圖表與圖形表達(dá)從動(dòng)件的位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)規(guī)律，得到運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)值及特性曲線圖。 并且能夠通過(guò)動(dòng)畫演示杠桿機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程，從而確定整個(gè)設(shè)計(jì)的合理性并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干涉分析。 UG 的運(yùn)動(dòng)分析模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，也為下一步做有限元分析、強(qiáng)度分析、結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)打好了基礎(chǔ)。

1 UG 運(yùn)動(dòng)仿真模塊簡(jiǎn)介

UG 的運(yùn)動(dòng)仿真模塊是對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行跟蹤，從而分析機(jī)構(gòu)速度、加速度、位移、作用力及反作用力等。在 UG 環(huán)境下，可以將機(jī)構(gòu)看成是一組連在一起進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的連桿的集合，機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真與分析主要分 3 個(gè)階段：（1）前處理器階段。 這個(gè)階段主要是創(chuàng)建分析方案， 將分析方案得到的信息傳送到 ADAMS 解算器；（2）求解階段。 利用 ADAMS解算器求解輸入數(shù)據(jù)， 將求解結(jié)果傳送到運(yùn)動(dòng)分析模塊；（3）后處理階段。 運(yùn)動(dòng)分析模塊分析求解結(jié)果，將其轉(zhuǎn)換成圖表及報(bào)表文件，并生成動(dòng)畫。ADAMS 解算器可以處理相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模型，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程中起著非常重要的作用。 但是如果有更復(fù)雜的分析需求時(shí)，就需要生成 ADAMS 輸入文件，ADAMS 輸入文件主要作用是能夠輸入標(biāo)準(zhǔn)的 ADAMS 軟件包， 后處理階段讀入 ADAMS 軟件，從而轉(zhuǎn)換成所需要的動(dòng)畫、圖表及報(bào)表文件。

2 杠桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真

（1）杠桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的建立 運(yùn)動(dòng)分析方案的創(chuàng)建是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真的關(guān)鍵。

①連桿（Links）的創(chuàng)建 將杠桿機(jī)構(gòu)活動(dòng)構(gòu)件建立連桿。底板、支撐板、滑塊導(dǎo)軌、左蓋板、右蓋板和固定螺釘設(shè)為固定連桿1，旋轉(zhuǎn)手輪、偏心輪和連接螺釘設(shè)為連桿2，杠桿設(shè)為連桿3，滑塊及連接螺釘設(shè)為連桿4。如圖 1 所示。

②添加運(yùn)動(dòng)副 運(yùn)動(dòng)副創(chuàng)建之前，機(jī)構(gòu)中的連桿是在自由的，沒(méi)有約束，具有 6 個(gè)自由度，UG 分析模塊提供 12 種運(yùn)動(dòng)副類型，共分為兩大類：普通類型的運(yùn)動(dòng)副 8 種，特殊類型的運(yùn)動(dòng)副 4 種。 普通類型的運(yùn)動(dòng)副是獨(dú)特的，它只與自身有關(guān)。 而特殊類型的運(yùn)動(dòng)副是在 2 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，它允許 2 個(gè)普通類型的運(yùn)動(dòng)副一起完成特定的功能，

杠桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副一共涉及了3種，分別是旋轉(zhuǎn)副、滑動(dòng)副和高副（線在線上副）。如圖2 所示。

③定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng) 杠桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是采用的勻速驅(qū)動(dòng)。將連桿2的旋轉(zhuǎn)副設(shè)為主動(dòng)件，設(shè)定初速度為360，如圖3所示。

④運(yùn)動(dòng)仿真 UG 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)， 需要輸入時(shí)間與步數(shù) 2 個(gè)參數(shù)，杠桿機(jī)構(gòu)的解算時(shí)間設(shè)置為10，步數(shù)為 500，如圖 4 所示。

⑤運(yùn)動(dòng)模型 新建運(yùn)動(dòng)模型， 需要計(jì)算的是滑塊的運(yùn)動(dòng)模型函數(shù)，將滑動(dòng)副添加。如圖5所示?？梢杂秒娮颖砀耧@示結(jié)果曲線，如圖6所示為滑塊滑動(dòng)的位移曲線。

⑥運(yùn)動(dòng)模型建立后，可以得到運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程。如圖7所示

（

3 結(jié)語(yǔ)

利用 UG 運(yùn)動(dòng)仿真模塊對(duì)液壓支架進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真能夠解決復(fù)雜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題，從而獲得精確的仿真結(jié)果。 通過(guò)對(duì)杠桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，真正體現(xiàn)出三維 CAD 設(shè)計(jì)理念的巨大優(yōu)勢(shì)。 運(yùn)動(dòng)仿真可以對(duì)數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行各種分析，而這些是傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)所不能做到的。 按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，許多分析必須等到物理樣機(jī)做出來(lái)之后進(jìn)行，例如干涉檢查。 這不但造成設(shè)計(jì)周期過(guò)長(zhǎng)，而且可能造成大量資金的浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)

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