1、岳將軍運動仿真本章主要內容：l 運動仿真的工作界面l 運動模型管理l 連桿特性和運動副l 機構載荷l 運動分析9.1 運動仿真的工作界面本章主要介紹UG/CAE模塊中運動仿真的功能。運動仿真是UG/CAE（Computer Aided Engineering）模塊中的主要部分，它能對任何二維或三維機構進行復雜的運動學分析、動力分析和設計仿真。通過UG/Modeling的功能建立一個三維實體模型，利用UG/Motion的功能給三維實體模型的各個部件賦予一定的運動學特性，再在各個部件之間設立一定的連接關系既可建立一個運動仿真模型。UG/Motion的功能可以對運動機構進行大量的裝配分析工作、運動合

2、理性分析工作，諸如干涉檢查、軌跡包絡等，得到大量運動機構的運動參數。通過對這個運動仿真模型進行運動學或動力學運動分析就可以驗證該運動機構設計的合理性，并且可以利用圖形輸出各個部件的位移、坐標、加速度、速度和力的變化情況，對運動機構進行優化。運動仿真功能的實現步驟為：1建立一個運動分析場景；2進行運動模型的構建，包括設置每個零件的連桿特性，設置兩個連桿間的運動副和添加機構載荷；3進行運動參數的設置，提交運動仿真模型數據，同時進行運動仿真動畫的輸出和運動過程的控制；4運動分析結果的數據輸出和表格、變化曲線輸出，人為的進行機構運動特性的分析。9.1.1 打開運動仿真主界面在進行運動仿真之前，先要打開

3、UG/Motion（運動仿真）的主界面。在UG的主界面中選擇菜單命令【Application】【Motion】,如圖9-1所示。圖9-1 打開UG/Motion操作界面選擇該菜單命令后，系統將會自動打開UG/Motion的主界面，同時彈出運動仿真的工具欄。9.1.2 運動仿真工作界面介紹點擊Application/Motion后UG界面將作一定的變化，系統將會自動的打開UG/Motion的主界面。該界面分為三個部分：運動仿真工具欄部分、運動場景導航窗口和繪圖區，如圖9-2所示。圖9-2 UG/Motion 主界面運動仿真工具欄部分主要是UG/Motion各項功能的快捷按鈕，運動場景導航窗口部分

4、主要是顯示當前操作下處于工作狀態的各個運動場景的信息。運動仿真工具欄區又分為四個模塊：連桿特性和運動副模塊、載荷模塊、運動分析模塊以及運動模型管理模塊，如圖9-3所示。圖9-3 四個運動仿真工具欄區運動場景導航窗口顯示了文件名稱，運動場景的名稱、類型、狀態、環境參數的設置以及運動模型參數的設置，如圖9-4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置不同的運動場景可以建立不同的運動模型，從而實現不同的運動過程，得到不同的運動參數。圖9-4 運動場景導航窗口9.2 運動模型管理打開UG/Motion的主界面之后，將會彈出運動

5、模型管理工具欄，如圖9-5所示。圖9-5 運動模型管理工具欄本節將對工具欄中的各個選項進行說明。9.2.1 場景導航窗口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，而運動模型的數據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/Modeling的功能建立了一個三維實體模型時必需將該模型設為一個運動可控模型（Master Model），完成幾何模型的創建之后，選擇【Application】【Motion】菜單項，彈出運動場景導航窗口，該模型將自動的顯示于運動場景導航窗口中，選種該模型按右鍵將彈出一快捷菜單，如圖9-6所示。圖9-6 彈出快捷菜單如果在進入運

6、動仿真界面后，運動場景導航窗口沒有相應的打開，用戶可以在運動模型工具欄中單擊按鈕 Scenario Navigator（場景導航），系統將會自動打開運動場景導航窗口。在模型的右鍵快捷菜單中選擇New Scenario菜單項，將建立一個新的運動場景，默認名稱為Scenario_1，類型為Motion，運動仿真環境為靜態動力學仿真（Statics & Dynamics），該信息將顯示在運動場景導航窗口中，并且運動仿真各運動仿真工具欄項將變為可操作的狀態，如圖9-7所示。圖9-7 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置各種運動參數了，在該場景中設立的所有的運動參數都將存儲在該運

7、動場景之中，由這些運動參數所構建的運動模型也將以該運動場景為載體進行運動仿真。重復該操作可以在同一個Master Model 下設立各種不同的運動場景，包含不同的運動參數，實現不同的運動。2運動場景的編輯運動場景建立后可以對它進行一定的編輯，包括運動場景的重命名（Rename）、刪除（Delete）和復制（Clone）。1）運動場景的重命名選種某一運動場景，單擊鼠標右鍵將彈出一快捷菜單，如圖9-8所示。圖9-8 彈出運動場景快捷菜單選擇快捷菜單中的Rename 菜單項后，運動場景導航窗口中的場景名稱將自動變為可編輯的狀態，如圖9-9所示。在該對話框中鍵入新的運動場景名稱應用后既可實現運動場景的

8、重命名。圖9-9 運動場景的重命名2）運動場景的刪除選擇快捷菜單中的Delete菜單項既可實現運動場景的刪除。3）運動場景的復制選擇快捷菜單中的Clone菜單項既可實現運動場景的復制，復制后的運動場景與原來的運動場景的各個參數都相同，如圖9-10所示，通過分別選擇【scenario_1】【Clone，scenario_2】【Clone，scenario_3】【Clone】菜單項新建了三個與scenario_1各項參數都相同的運動場景，分別默認為scenario_2、scenario_3、scenario_4。圖9-10 運動場景的復制3運動場景參數的設置和信息的輸出1）運動場景環境參數的設置選

9、種某一運動場景，單擊鼠標右鍵將彈出一快捷菜單，選擇Environment菜單項將彈出【運動仿真環境類型設置】對話框，如圖9-11所示。圖9-11 運動仿真環境類型設置該對話框中的各個選項說明如下：l Kinematics：l Statics Dynamics：通過不同的選擇可以將運動仿真環境設置為運動學仿真或者是靜態動力學仿真。2）運動場景信息的輸出選種某一運動場景，單擊鼠標右鍵將彈出一快捷菜單，選擇【Information】【Motion Connections】菜單項將彈出顯示運動模型各項參數的設置的圖文框，它記載了運動模型所有的參數，如圖9-12所示。圖9-12 選擇【Informati

10、on】【Motion Connections】菜單項彈出的運動模型參數設置圖文框如圖9-13所示。圖9-13 彈出運動模型參數設置圖文框9.2.2 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/Motion運動模型管理工具欄中選擇圖標，系統將會自動打開一個【幾何模型尺寸編輯】對話框，如圖9-14所示。圖9-14 【幾何模型尺寸編輯】對話框在該對話框幾何模型特征列表中選中某一特征后，其各種特征參數表達式將在特征參數列表中相應的顯示，而在特征參數列表中選中該特征的某一參數時，其表達式和值將會相應的在下部顯示，此時用戶可以對該表達式的值進行編輯。在特

11、征參數數值文本輸入框中輸入新的特征參數后，按回車鍵，同時該對話框中的Apply按鈕被激活，單擊Apply既可完成該操作，從而改變模型的幾何外形。9.3 連桿特性和運動副利用UG/Modeling的功能建立了一個三維實體模型后，并不能直接將各個部件按一定的連接關系連接起來，必需給各個部件賦予一定的運動學特性，即讓其成為一個可以與別的有著相同的特性的部件之間相連接的連桿構件（Link）。同時，為了組成一個能運動的機構，必需把兩個相鄰構件（包括機架、原動件、從動件）以一定方式聯接起來，這種聯接必需是可動連接，而不能是無相對運動的固接（如焊接或鉚接），凡是使兩個構件接觸而又保持某些相對運動的可動連接即

12、稱為運動副。在UG/Motion中兩個部件被賦予了連桿特性后，就可以用運動副（Joint）相聯接，組成運動機構。9.3.1 連桿特性的建立點擊運動仿真工具欄區的連桿特性和運動副模塊中的圖標 (Link)，系統將會打開【連桿特性創建】對話框，如圖9-15所示。圖9-15 連桿特性的建立該對話框中的各個選項說明如下：1Selection Steps（選擇步驟）該選項給用戶提供了建立一個連桿特性的操作步驟。共包含五個步驟，其中可根據用戶的要求省去幾項。各個步驟說明如下：1） Link Geometry該選項用于選擇連桿特性的幾何模型。激活該圖標后，在圖形窗口中選擇將要賦予該連桿特性的幾何模型。2）

13、Mass該選項用于設置連桿的質量特性。選擇該圖標后，【連桿創建】對話框的界面將會發生變化，變化后對話框的選項說明如圖9-16所示。圖9-16 【連桿創建】對話框3） Inertia該選項用于設置連桿的慣性力。選擇該圖標后，連桿創建對話框的界面將會發生變化，變化后對話框的選項說明如圖9-17所示。圖9-17 【連桿創建】對話框4） Initial Translation Velocity該選項用于設置連桿的初始平移速度。選擇該圖標后，連桿創建對話框的界面將會發生變化，變化后對話框的選項說明如圖9-18所示。圖9-18 【連桿創建】對話框5） Initial Rotation Velocity該選

14、項用于設置連桿的初始旋轉速度。選擇該圖標后，連桿創建對話框的界面將會發生變化，變化后對話框的選項說明如圖9-19所示。圖9-19 【連桿創建】對話框2Mass Properties（質量特性）該選項用于設置連桿的質量特性創建的方式，包含三個選項：1）Automatic：由系統自動生成連桿的質量特性。2）User Define：由用戶定義質量特性，選擇該選項后，選擇步驟中的圖標 Mass和 Inertia將被自動激活。3Name（連桿名稱）該選項用于設置連桿的名稱。設置完了這些連桿特性參數后，該部件就具有了一定的運動學特性，可以與別的連桿以一定的連接方式相連接了，構成運動機構。同時也可以對運動模

15、型進行簡化，將連桿的質量特性設置為默認值0，按OK鍵后該部件也將成為連桿。9.3.2 連桿特性參數的編輯當連桿特性參數設置有誤時，就必需對各項參數進行修改，UG/Motion該項功能的實現是通過運動仿真工具欄區運動模型管理模塊中的運動模型部件編輯的功能來實現的。點擊運動模型管理模塊中的圖標（Edit Motion Object）將彈出一個【類選擇】對話框，要求選擇將要進行編輯的部件，這與UG/Modeling中的類選擇方法類似。將【類選擇】對話框的選擇類型設為Link，選擇了某一連桿后將彈出連桿特性參數設置的對話框，如圖9-20所示，對各項參數的編輯與連桿建立時的參數設置操作完全相同。圖9-2

16、0 連桿特性參數的編輯9.3.3 運動副的類型在UG/Motion中給用戶提供了12種運動副的類型，在連桿與運動副工具欄中列出了其中的幾種運動副，如圖9-21所示。圖9-21 運動副類型工具欄下面分別來介紹各種運動副類型。1Joint（鉸鏈連接）選擇該選項后將會彈出鉸鏈連接對話框，在該對話框中列出了七種鉸鏈連接的類型，如圖9-22所示。圖9-22 【鉸鏈連接】對話框該對話框中的各種鉸鏈連接類型說明如下：1）合頁連接 (Revolute) 鉸鏈連接可以實現兩個相連件繞同一軸作相對的轉動，如圖9-23所示。圖9-23 鉸鏈連接它有兩種形式：一種是兩個連桿繞同一軸作相對的轉動，另一種是一個連桿繞固定

17、在機架上的一根軸進行旋轉，如圖9-24所示。圖9-24 鉸鏈連接的兩種形式2）滑塊連接（Slider）滑塊連接是兩個相連件互相接觸并保持著相對的滑動，如圖9-25所示。圖9-25 滑塊連接可以實現一個部件相對與另一部件的直線運動，它有兩種形式：一種是滑塊為一個自由滑塊，在另一部件上產生相對滑動；一種為滑塊連接在機架上，在靜止表面上滑動，如圖9-26所示。圖9-26 滑塊連接的兩種形式3）柱鉸連接（Cylindrical）柱鉸連接實現了一個部件繞另一個部件（或機架）的相對轉動，如圖9-27所示。圖9-27 柱鉸連接柱鉸連接也有兩種形式：一種是兩個部件相連，另一種是一個部件連接在機架上，如圖9-2

18、8所示。圖528 柱鉸連接的兩種形式4）螺桿連接（Screw）螺桿連接實現了一個部件繞另一個部件（或機架）作相對的螺旋運動，如圖9-29所示。圖9-29 螺桿連接5）萬向接頭（Universal）萬向接頭實現了兩個部件之間可以繞互相垂直的兩根軸作相對的轉動，它只有一種形式必需是兩個連桿相連，如圖9-30所示。圖9-30 萬向接頭6）球鉸連接（Spherical）球鉸連接實現了一個部件繞另一個部件（或機架）作相對的各個自由度的運動，它只有一種形式必需是兩個連桿相連，如圖9-31所示。圖9-31 球鉸連接7）平面連接（Planar）平面連接可以實現兩個部件之間以平面相接觸，互相約束，如圖9-32所

19、示。圖9-32 平面連接2齒輪齒條連接（Rack and Pinion）齒輪齒條連接可以實現兩個部件或者是部件與機架之間以齒輪與齒條嚙合的運動形式進行鉸接，如圖9-33所示。圖9-33 齒輪齒條連接3齒輪連接（Gear）齒輪連接可以實現兩個部件或者是部件與機架之間以齒輪嚙合的運動形式進行相對運動的約束，如圖9-34所示。圖9-34 齒輪連接4皮帶連接（Cable）皮帶連接可以使兩個部件之間實現以皮帶輪帶動皮帶進行運動的相對運動形式。5點線連接（Point on Curve）點線連接可以實現一個部件始終以其上的一點與另一個部件或者是機架進行接觸，實現相對運動的約束，如圖9-35所示。圖9-35

20、點線連接6線線連接（Curve on Curve）該約束是強迫兩個部件上的兩條曲線相互接觸，實現兩個部件的連接和運動約束，如圖9-36所示。圖9-36 線線連接9.3.4 運動副的建立UG/Motion 中各種運動副（Joint）的建立方法都是類似的，下面以鉸鏈連接中的合頁連接（Revolute）為例介紹運動副建立的整個過程。在建立了一個運動場景和設置了連桿特性后，可以開始進行運動副創建的操作。點擊連桿特性和運動副模塊中的鉸鏈連接（Joint）按鈕后，將彈出一個對話框要求用戶選擇鉸鏈連接的類型，如圖9-37所示。圖9-37 選擇鉸鏈連接的類型當用戶選擇不同的鉸鏈連接的類型后，該對話框將會發生變

21、化。在該對話框中選擇鉸鏈連接的類型為合頁連接 (Revolute) ，對話框中將會顯示創建合頁連接運動副的各個選項，這些選項功能的說明如下所述：1Snap Links選種這個單選項后，用戶所設置的運動副為兩個連桿之間的連接，則在該對話框中要求設置運動副在各個連桿上的相關參數；空置該單選項時，用戶所設置的運動副為連桿與假象的機架之間的連接，只需設置運動副在這個連桿上的參數既可。2Selection Steps該選項給用戶提供了建立一個運動副的操作步驟。共包含四個步驟，其中可根據用戶的要求省去幾項，通過完成各個步驟，可以引導用戶完成運動副參數的設置。各個步驟說明如下：1） First Link該步

22、驟要求用戶選擇將要進行連接的第一個連桿，如果在Snap Links單選項中空置則該連桿將要與機架連接在一起。2） Orientation On First Link在圖形窗口中選擇那將要進行連接的第一個連桿后，第二步圖標將會被自動的激活，同時在【創建運動副】對話框中的Edit Orientation選項被激活，系統在該對話框中自動顯示點創建的方式，如圖9-38所示。圖9-38 設置運動副在第一個連桿上的位置和方向在該步驟中要求用戶設置運動副在第一個連桿上的位置和方向。運動副的位置是指兩個連桿連接或者連桿與機架連接時關節點的所在，連桿將在此點與機架或者連桿相連接。而不同的運動副其方向的定義是不同

23、的，轉動副的方向指的是連桿轉動的旋轉軸，而移動副的方向指的是連桿平移的方向。用戶可以選擇一定的點創建方式在第一個連桿上創建選擇一點，作為運動副在第一個連桿上的位置；同時，用戶可以選擇選項Edit Orientation（編輯方向），系統將會自動打開一個坐標系創建對話框，如圖9-39所示，在該對話框中用戶可以以一定的方式創建一個坐標系，該坐標系的Zc方向即為運動副在第一個連桿上的方向。圖9-39 設置方向3） Second Link當Snap Links單選項被選中時，在設置完了運動副在第一個連桿上的相關參數后，第三步圖標將會被自動激活，此時要求用戶在圖形窗口中選擇與第一個連桿以合頁運動副連接的

24、第二個連桿。4） Orientation On Second Link在圖形窗口中選擇那將要進行連接的第二個連桿后，第四步圖標將會被自動的激活，同時在創建運動副對話框中的Edit Orientation選項被激活，系統在該對話框中自動顯示點創建的方式。與運動副在第一個連桿上參數的設置方法類似，用戶可以完成運動副在第二個連桿上參數的設置。3運動副的驅動力運動副的驅動力是給運動副設置的初始的外在驅動，是該連桿運動的原動力。在該選項的下拉菜單中列出了UG/Motion給用戶提供的五種驅動力的類型，如圖9-40所示。圖9-40 【驅動力選擇】對話框選擇不同的驅動力類型，對話框中將顯示不同的驅動力設置選

25、項。下拉菜單中的各個選項說明如下：1）None選擇該菜單項后，該運動副將沒有原始的驅動力，其將在其他零件的作用力下進行運動。2）Constant該選項用于給運動副添加一個不變的原始驅動力。選擇該菜單項后，在對話框中將會顯示設置不變的原始驅動力的各個選項，如圖9-41所示。圖9-41 不變的原始驅動力3）Harmonic該選項用于給運動副添加一個諧振變化的原始驅動力。選擇該菜單項后，在對話框中將會顯示設置不變的原始驅動力的各個選項，如圖9-42所示。圖9-42 諧振變化的原始驅動力4）General該選項用于給運動副添加一個一般的原始驅動力。選擇該菜單項后，在對話框中將會顯示設置不變的原始驅動力

26、的各個選項，如圖9-43所示。圖9-43 一般的原始驅動力其中可以給運動副外加根據方程變化的驅動力，在上圖中單擊運動方程編輯按鈕就會彈出運動方程編輯對話框，如圖9-44所示。圖9-44 【運動方程】編輯對話框5）Articulation該選項用于給運動副添加一個鉸接的原始驅動力。4運動副顯示比例該選項用于設置運動副在圖形窗口中象征符號顯示的大小，設置合適的顯示比例可以使用戶更好的查看兩個零件之間的連接關系。5運動副名稱該選項用于設置運動副的名稱，用戶可以直接在文本輸入框中輸入將要創建的運動副的名稱，缺省值為J001、J002。設置完這些參數后，在運動副參數設置對話框中單擊OK按鈕就可以將連桿按

27、一定的連接方式機架連接起來了。具體操作如下例所述。6運動副創建實例在本例中將要將兩個連桿鉸接在一起，首先點擊連桿特性和運動副模塊中的鉸鏈連接（Joint）按鈕，系統將會自動打開一個對話框要求用戶選擇鉸鏈連接的類型，在該對話框中選擇圖標 Revolute (合頁連接)，對話框中將會顯示創建合頁連接運動副的各個選項，同時選擇步驟中的圖標 First Link將自動被激活。在該對話框中選中Snap Links單選項，同時在圖形窗口中選擇將要進行連接的第一個連桿L001，如圖9-45所示。圖9-45 選擇第一個連桿在圖形窗口中選擇完成將要進行連接的第一個連桿后，第二步圖標 Orientation On

28、 First Link將會被自動的激活，同時在創建運動副對話框中的Edit Orientation選項被激活，系統在該對話框中自動顯示點創建的方式。在點創建方式中選擇下拉菜單中的圖標 ，同時在圖形窗口中選擇L001端面的圓心，如圖9-46所示。圖9-46 設置關節點后，選擇選項Edit Orientation（編輯方向），系統將會自動打開一個【坐標系創建】對話框，如圖9-47所示，在該對話框中選擇圖標，以三點方式創建一個坐標系，該坐標系的Zc方向即為運動副在第一個連桿上的方向。同時在圖形窗口中選擇上一步選擇的圓環的中心和兩個象限點，則該孔特征的軸線方向即為運動副在L001上的方向。圖9-47

29、設置運動副方向在設置完了運動副在第一個連桿上的相關參數后，第三步圖標 Second Link將會被自動激活，此時要求用戶在圖形窗口中選擇與第一個連桿以合頁運動副連接的第二個連桿，如圖9-48所示，在圖形窗口中選擇L002為與L001相連接的連桿。圖9-48 選擇第二個連桿在圖形窗口中選擇完成將要進行連接的第二個連桿后，第四步圖標 Orientation On Second Link將會被自動的激活，同時在創建運動副對話框中的Edit Orientation選項被激活，系統在該對話框中自動顯示點創建的方式。在點創建方式中選擇下拉菜單中的圖標 ，同時在圖形窗口中選擇L002內端面的圓心，如圖9-4

30、9所示。圖9-49 設置關節點設置完了關節點后，選擇選項Edit Orientation（編輯方向），系統將會自動打開一個【坐標系創建】對話框，如圖9-50所示，在該對話框中選擇圖標，以三點方式創建一個坐標系，該坐標系的Zc方向即為運動副在第一個連桿上的方向。同時在圖形窗口中選擇上一步選擇的圓環的中心和兩個象限點，則該孔特征的軸線方向即為運動副在L002上的方向。圖9-50 設置運動副方向最后給該運動副添加一定的原始驅動力，選擇Motion Driver下拉菜單中的Constant項，在相應顯示的不變驅動力設置選項中輸入Velocity為2，同時在該對話框中單擊Apply鍵，系統將會自動的將這

31、兩個連桿以合頁連接的方式鉸接在一起，并在圖形窗口中顯示該運動副的象征符合，如圖9-51所示。圖9-51 完成運動副的創建9.3.5 運動副參數的編輯當運動副（Joint）的參數設置有誤時，就必需對各項參數進行修改。與連桿特性（Link）相類似，UG/Motion該項功能的實現也是通過運動仿真工具欄區運動模型管理模塊中的運動模型部件編輯的功能來實現的。點擊運動模型管理模塊中的圖標 （Edit Motion Object）將彈出一個類選擇對話框，要求選擇將要進行編輯的部件，這與UG/Modeling中的類選擇方法類似。將【類選擇】對話框的選擇類型設為Joint，選擇了某一運動副后將彈出運動副參數設

32、置的對話框，如圖9-52所示，對各項參數的編輯與運動副建立時的參數設置操作完全相同。圖9-52 編輯運動副參數9.4 機構載荷UG/Motion的功能許用戶給運動機構添加一定的外載荷，使整個運動模型工作在真實的工程狀態下，盡可能的使其運動狀態與真實的情況相吻合。一個被應用的力只能設置在運動機構的兩個連桿之間，運動副上或是連桿與機架之間，它可以被用來模擬兩個零件之間的彈性連接，模擬彈簧和阻尼的狀態，以及傳動力與原動力等多種零件之間的相互作用。9.4.1 機構載荷的類型UG/Motion給用戶提供了9種機構載荷，涵蓋了大部分實際工程狀態中機構的受力形式，如圖9-53所示。圖9-53 受力形式工具欄

33、下面來具體介紹各種載荷類型的特點。1彈簧力（Spring）彈簧力顯示為兩個零件之間在特定的方向上一定距離的狀態下相互之間的載荷作用，相當于在兩個連桿之間或運動副上添加了一個彈簧。2緩沖力（Damper）緩沖力是一種粘滯的緩沖作用，可以被添加在兩個連桿之間，連桿與機架之間以及平動的運動副和轉動的運動副上。3標量力（Scalar Force）標量力是兩個連桿之間的直接作用力，只需設置力的大小，力的施加點和作用點分別在兩個相互作用的連桿上。4標量力矩（Scalar Torque）外加的力矩，只能應用于轉動副上。正的標量力矩表示添加在轉動副上繞Z軸順時針旋轉的力矩。5矢量力（Vector Force）

34、矢量力是作用在連桿上設定了一定的方向和大小的力。6矢量力矩（Vector Torque）矢量力矩是作用在連桿上設定了一定的方向和大小的力矩。7套筒力（Bushing）套筒力是作用在有一定距離的兩個零件之間的力，它同時起到力和力矩的效果。8三維碰撞（3D Contact）利用三維碰撞（3D contact）的功能可以實現一個球與連桿或是機架上選定的一個面之間碰撞的效果。9二維碰撞（2D Contact）二維碰撞結合了線線運動副類型的特點和碰撞載荷類型的特點。根本上二維碰撞允許用戶設置作用在連桿上的兩條平面曲線之間的碰撞載荷。9.4.2 機構載荷的創建本節主要通過講解幾種常用的機構載荷的創建過程來

35、說明運動機構載荷添加的方法。1 彈簧力的創建在機構載荷工具欄中點擊圖標（Spring），系統將打開【創建彈簧力】對話框，在該對話框中要求用戶設置彈簧力的類型，各選項說明如圖9-54所示。圖9-54 【創建彈簧力】對話框選擇選項Torsional（扭轉的彈簧力），用戶可以設置作用于轉動副上的扭轉彈簧力。系統同時將會顯示彈簧力各項參數設置的對話框，在該對話框中輸入Free Angle（彈簧自由伸長時的旋轉角度）值和Rate（彈簧的彈性系數）值。緊接著將會彈出選擇轉動副的對話框，利用選擇球選取轉動副或是在該對話框的文本輸入框中輸入轉動副的名稱，點擊OK鍵，該載荷就添加完畢，系統將在屏幕上顯示該載荷，

36、如圖9-55所示。圖9-55 完成扭轉彈簧力的創建選擇選項Translational（平移的彈簧力），用戶可以設置作用于兩個連桿之間連桿與機架之間或是運動副上平動的彈簧設加的力。系統同時會打開彈簧參數設置對話框，在該對話框中輸入Free Length（彈簧自由伸長時的長度）值和Rate(彈簧的彈性系數)值，單擊OK將會打開一個選擇對話框要求用戶選擇彈簧連接的對象，如圖9-56所示。圖9-56 選擇彈簧連接的對象以兩個連桿連接為例，選擇選項Link（連桿），在彈出的對話框中選擇第一個連桿，系統將同時打開一個點創建對話框，按照一定的方式選取一點作為彈簧在第一個連桿上的作用點，如圖9-57所示。圖9

37、-57 選取力的作用點接著將會彈出第二個連接對象選擇對話框，選擇Link（連桿）選項，在彈出的對話框中選擇第二個連桿，系統將打開點創建對話框，以一定的點創建方式選取一點作為彈簧在第二個連桿上的作用點。設置完后單擊OK鍵，系統將在屏幕上自動顯示所設置的彈簧力即完成了兩個連桿之間的平移彈簧力的創建，如圖9-58所示。圖9-58 完成兩個連桿之間的平移彈簧力的創建2標量力的創建標量力只能設置在兩個連桿上，單擊機構載荷工具欄中的圖標（Scalar Force），系統將打開標量力參數設置對話框，在該對話框中要求用戶輸入標量力的大小，該對話框各個選項的說明如圖9-59所示。它給用戶提供了兩種設置大小的方式

38、，一種是在文本輸入框中輸入力的大小，另一種是選擇Enter Force Function（輸入力的方程）選項，在彈出的【方程編輯】對話框中設置力的方程。圖9-59 打開【標量力參數設置】對話框按照一定的方式設置了力的大小后，將彈出力的作用對象選擇對話框，利用選擇球選取第一個連桿作為力的施加者。系統同時將打開一個【點創建】對話框，按一定的點創建方式選取一點作為力的起始點，如圖9-60所示。圖9-60 選取作為力的起始點緊接著將再次彈出一個【力的作用對象選擇】對話框，利用選擇球選取第二個連桿作為受力體。系統同時將打開一個【點創建】對話框，按一定的點創建方式選取一點作為力的作用點，系統將自動在屏幕上

39、顯示所設置的標量力即完成了兩個連桿之間標量力的創建，如圖9-61所示。圖9-61 完成兩個連桿之間標量力的創建3矢量力的創建單擊機構載荷工具欄中的圖標 Vector Force，系統將會打開【矢量力創建】對話框。當在該對話框中選擇Force CSYS（力的坐標系）為Absolute（絕對坐標系）選項時，該對話框及其各個選項的說明如圖9-62所示。圖9-62 【矢量力創建】對話框在矢量力的創建過程中，用戶只需要根據Selection Steps（矢量力設置步驟）的提示，在圖形窗口中選擇施力連桿和受力連桿，以一定的點創建方式在該連桿上選擇力的作用點，同時在各個文本框中分別輸入力的名稱，力圖標的顯示

40、大小和X、Y、Z方向力的大小，系統將會自動的如果在矢量力創建對話框中選擇Force CSYS（力的坐標系）為User Defined（用戶定義）選項時，該對話框及其各個選項的說明如圖9-63所示。而此時矢量力的創建過程只是將由根據X、Y、Z方向力的大小合成一個有一定方向和大小的矢量力的方法，轉變為由用戶定義力的方向，同時在對話框的文本輸入框中定義力的絕對大小的方法。圖9-63 【矢量力創建】對話框9.4.3 機構載荷參數的編輯當載荷參數設置有誤時，就必需對各項參數進行修改，UG/Motion該項功能的實現是通過運動仿真工具欄區運動模型管理模塊中的運動模型部件編輯的功能來實現的。點擊運動模型管理

41、模塊中的圖標 （Edit Motion Object）將彈出一個類選擇對話框，要求選擇將要進行編輯的部件，這與UG/Modeling中的類選擇方法類似。在圖形窗口中選擇某一個機構載荷后，單擊OK鍵，既可打開該類型機構載荷參數編輯對話框，例如當在圖形窗口中選擇一個標量力后，系統將會自動打開【標量力名稱，大小或方程以及標量力作用點的編輯】對話框，如圖9-64所示。圖9-64 編輯機構載荷參數9.5 運動分析對原來的三維實體模型完成了連桿特性的設置，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建。此時可以利用UG/Motion運動分析工具欄，對創建的運動模型進行運動仿真，如圖9-65

42、所示。圖9-65 運動分析工具欄UG/Motion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UG/Motion已經為該求解器建立了初始數據或輸入文件，只有運行UG/Motion的運動分析模塊既可自動的將初始數據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據，完成運動模型合理性的檢查。9.5.1 運動仿真過程的實現UG/Motion的運動分析模塊可以設置運動分析的類型，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，便于用戶比較準確了解所設計的運動機構實現的運動形式。1設置

43、運動仿真的參數1）運動分析類型的設定UG/Motion的運動分析類型有兩類：靜態分析和動力學分析。點擊功能菜單區運動分析模塊中的運動（Animation）按鈕，將彈出一個【運動分析選項】（Analysis Options）對話框，該對話框的第一個選擇區域就要求用戶選擇運動分析的類型，各選項的功能如圖9-66所示。圖9-66 【運動分析選項】對話框2）運動控制參數的設定在上述的運動分析選項（Analysis Options）對話框中，第二個區域即要求用戶輸入運動控制參數：運動時間和運動步驟。整個運動模型運動的快慢就是由這兩個參數決定的。2運動仿真過程的動畫輸出及控制1）運動仿真過程的控制設置完了

44、運動分析的參數后，若選擇的運動分析類型為靜態分析點擊OK鍵，將彈出一個【靜態平衡】（Static Equilibrium）對話框，如圖9-67所示。圖9-67 【靜態平衡】對話框若選擇的運動分析類型為動力學分析點擊OK鍵，將彈出一個【運動過程】（Animation）對話框，對話框各選項的功能如圖9-68所示。圖9-68 【運動過程】對話框對運動過程控制的功能主要是由運動控制選項來實現的，下面來介紹一下運動控制選項區域各個按鈕的功能。l 全程控制按鈕（Full Range）單擊該按鈕可以查看運動模型在設定的時間和步驟內的整個連續的運動過程，在繪圖區以動畫的形式輸出。l 前進控制按鈕（Step Forward）單擊該按鈕可以使運動模型在設定的時間和步驟限制范圍內向前運動一步，方便用戶查看運動模型下一個運動步驟的狀態。l 后退控制按鈕（Step Forward）單擊該按鈕可以使運動模型在設定的時間和步驟限制范圍內向后運動一步，方便用戶查看運動模型上一個運動步驟的狀態。l 設計位置按鈕（Design Position）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計狀態。l 裝配位置按鈕（Assembly Position）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ADAMS運動分析模型的狀態。3