基于UG的混合机实体建模和运动仿真设计
基于UG的运动仿真及高级仿真
《基于UG的运动仿真及高级仿真》项目一：机构运动仿真项目要求：熟悉UG机构运动仿真模块的内容，掌握运动仿真的一般流程和方法，并根据分析输出结果对机构进行优化。
任务一：熟悉掌握运动仿真基础知识运动分析模块（Scenario for motion）是UG/CAE模块中的主要部分，用于建立运动机构模型，分析其运动规律。
通过UG/Modeling的功能建立一个三维实体模型，利用UG/Motion 的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系既可建立一个运动仿真模型。
UG/Motion模块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、反作用力和力矩等。
运动分析模块的分析结果可以指导修改零件的结构设计（加长或缩短构件的力臂长度、修改凸轮型线，调整齿轮比等）或调整零件的材料（减轻或加重或增加硬度等）。
设计的更改可以反映在装配主模型的复制品分析方案中，再重新分析，一旦确定优化的设计方案，设计更改就可反映在装配主模型中。
一、运动方案创建步骤1．创建连杆（Links）；2．创建两个连杆间的运动副（Joints）3．定义运动驱动（Motion Driver）◆无运动驱动（none）：构件只受重力作用◆运动函数：用数学函数定义运动方式◆恒定驱动：恒定的速度和加速度◆简谐运动驱动：振幅、频率和相位角◆关节运动驱动：步长和步数二、创建连杆创建连杆对话框将显示连杆默认的名字，格式为L001、L002 (00)质量属性选项：质量特性可以用来计算结构中的反作用力。
当结构中的连杆没有质量特性时，不能进行动力学分析和反作用力的静力学分析。
根据连杆中的实体，可以按默认设置自动计算质量特性，在大多数情况下，这些默认计算值可以生成精确的运动分析结果。
但在某些特殊情况下，用户必须人工输入这些质量特性。
固定连杆：人工输入质量属性，需要指定质量、惯性矩、初始移动速度和初始转动速度。
案例3 基于UG机械动力学分析-运动仿真
2018/11/7
1.1
打开运动仿真主界面
菜单命令：
【开始】→【运动仿真】
2018/11/7
环境设置
运动学分析：分析仿真机构的运动并 决定机构在约束状态下的位移、速度 、加速度的值的范围
运动学求解需注意以下几点：
软件根据求解时输入的时间与步长的值对模型做动画仿真
外部的载荷与内部的力影响反作用力但不影响运动 连杆和运动付假定都是刚性的 自由度为0 注意：运动学分析时，对有自由度或有初始力的机构结算器不进行求解 ，这类机构需要做动力学分析
2018/11/7
1）旋转副 (Revolute)
可以实现两个相连件绕同一轴作相对的转动
2）滑动副（Slider）
滑块连接是两个相连件互相接触并保持着相对的滑动
3）圆柱副（Cylindrical）
实现了一个部件绕另一个部件（或机架）的相对转动
4）螺纹副（Screw）
实现了一个部件绕另一个部件（或机架）作相对的螺旋运动
副（Joint）相联接，组成运动机构。
2018/11/7
2.1
连杆特性的建立
点击运动仿真工具栏区的连杆特性和
运动副模块中的图标 (Link)，系
统将会打开【连杆特性创建】对话框
。 同一对象不能属于两个连杆
2018/11/7
2.2
连杆特性参数的编辑
对各项参数 的编辑与连 杆建立时的 参数设置操
作完全相同
2018/11/7
环境设置
动态分析：如果模型有一个或多个自 由度，必须做动力学分析，在动力学 仿真中，可以在求解方案对话框中选 择静力平衡选项。
静力平衡分析将模型移动到一个平衡 的状态。
UG__运动仿真教程
UG__运动仿真教程运动仿真是一种模拟真实运动过程的技术，可以帮助人们更好地理解和预测物体的运动规律。
它在物理学、机械工程、计算机动画等领域有着广泛的应用。
本文将介绍运动仿真的基本原理和常用的仿真方法。
一、运动仿真的基本原理运动仿真是通过数学模型来描述和模拟物体的运动过程。
它基于牛顿运动定律和其他物理定律，对物体的运动状态进行建模，并通过计算机算法来模拟物体在特定环境下的运动。
运动仿真的基本原理包括两个方面：力学模型和数值计算。
1.力学模型：力学模型是对物体受力和运动状态的描述。
它包括质点模型、刚体模型和弹性模型等。
质点模型将物体简化为一个质点，假设物体的质量集中在一个点上；刚体模型将物体看作刚性物体，不考虑形变；弹性模型考虑物体的形变和弹性恢复。
2.数值计算：数值计算是运动仿真的核心部分，它通过数值方法来求解运动模型。
最常用的数值方法是欧拉法和改进的欧拉法。
欧拉法通过离散化时间和空间来模拟运动过程，但它的精度较低；改进的欧拉法通过对欧拉法的改进，提高了仿真的精度。
二、运动仿真的常用方法运动仿真的方法很多，根据具体应用的需求和物体的特点选择适合的方法。
下面介绍几种常用的方法：1. 刚体动力学仿真：刚体动力学仿真适用于刚性物体的运动模拟。
它通过对刚体的受力和运动状态进行建模，并使用牛顿运动定律来求解物体的运动。
常用的方法有欧拉法、改进的欧拉法和Verlet积分法等。
2.弹性体仿真：弹性体仿真适用于弹性物体的模拟，如弹簧和橡胶。
它通过考虑物体的形变和弹性恢复来模拟物体的运动。
常用的方法有有限元法和质点弹簧模型等。
3.粒子系统仿真：粒子系统仿真适用于模拟大量粒子的运动，如雨滴、火焰和爆炸等。
它通过对粒子的位置、速度和力进行计算来模拟粒子的运动。
常用的方法有欧拉法和改进的欧拉法等。
4.刚柔耦合仿真：刚柔耦合仿真是将刚体和弹性体结合起来进行仿真。
它能够模拟包含刚性和弹性物体的复杂运动，如人物的运动和生物的行为等。
ug运动仿真.pdf
ug运动仿真.pdf4.1 NX运动仿真概述本节将简要对 UG NX 的运动仿真界面和运动仿真工具进行基本的介绍，通过本节的学习，读者可以初步地认识UG NX 的运动仿真功能。
41.1 进入运动仿真模块由于运动仿真需要通过主模块来创建，因此需要先打开主模板，才能进一步进行运动仿真。
下面将介绍进入运动仿真模块的步骤。
打开主模版文件，也可以是包含了装配信息的文件。
（1）单击应用模块中的“运动”按钮。
即可进入运动仿真界面。
（2）在资源导航器中选择“运动导航器”，右键单击根目录按钮，在弹出的快捷菜单中选择“新建仿真”命令，将弹出“环境”对话框，设置好参数后，单击“确定按钮，即可进入新的运动仿真建立，如图4-1所示。
图4-1 “环境”对话框4.1.2 运动仿真界面运动仿真界面与建模界面样式大体上相似，但其工具与命令则有了较大的变化，如图4-2所示。
图4-2 运动仿真界面菜单栏：包含9个菜单命令，如文件、主页、结果、曲线、分析等。
工具栏：由基本环境工具栏、运动工具栏、动画控制工具栏组成，提供操作所需要的命令的快捷按钮。
运动导航器：通过树形结构显示各个数据，可以进行新建、克隆、删除运动仿真等命令。
4.1.3 运动仿真工具栏运动仿真工具栏包含了进行运动仿真时所需要的大部分命令，如连杆、运动副、齿轮副等，如图4-3所示。
有时运动工具栏也可以根据需要拆分成几个小的工具栏。
图4-3 “运动仿真”工具栏下面将对几种常用命令进行介绍。
连杆：通过连杆命令可以将部件定义为连杆，在运动仿真时部件将作为连杆进行分析模拟，如图4-4所示。
运动副：运动副可以将连杆连接起来，并通过定义不同的运动副的类型使连杆能够进行相应的动作，如图4-5所示。
图4-4 “连杆”对话框图4-5 “运动副”对话框传动副：传动副的作用是改变机构扭矩、转速等。
其中有齿轮副、齿轮齿条副和线缆副3种类型。
约束：通过约束命令可以指定两个对象之间的关系，其中点在曲线上、线在线上和点在曲面上3种类型，如图4-6所示。
UG-NX运动仿真应用于机械结构设计
UG-NX运动仿真应用于机械结构设计UG NX运动仿真应用于机械结构设计作者：李凯1 引言NX是计算机辅助设计、制造和分析软件，即CAD/CAM/CAE集成工程软件系统，具有强大的设计、加工、分析能力。
为汽车、机械、航天、航空、家电、医疗仪器和工模具等工业的生产提供了有力软件工具。
传统机械设计中。
设计者仅仅是做出零件的二维或二维的装配图，无法准确地预测出机构在运行过程中各零件是否干涉、驱动力是否满足、运动部件的行程能否达到要求等细书问题。
设计者对机构在运转中的情况停留在理论计算以及自己对机构的分析评估，在此条件下设计的机构不免会存在各种隐患和漏洞。
制造完成的机构在运行中往往面临各种问题，可能需要对机构某部件再次进行设计或改进，影响了工作效率。
在机械设计过程中引入运动仿真功能可以直接避免上述种种问题。
设计者可对仿真中发现的问题进行相应的处理，同时也能够为用户提供更加直观更有说服力的动画产品演示。
2 NX软件设计压铸机取料机械手下面仅以NX软件设计压铸机取料机械手为例，说明运动仿直模拟分析过程（如图1）。
以设计压铸机取料机械手例（图2）、介绍NX 软件在机构设计中的应用，可实现存模块的无缝连接。
它具有强大的实体建模、曲面造型、工程制图以及装配功能，可以进行运动仿真分析。
图2 压铸机取料机械手2.1 步骤1：实体建模NX具有完善的实体建模功能，可根据零件外形先绘制草图，添加尺寸约束，然后通过拉伸、旋转、扫面、放样、倒角、切分、布尔运算、拔模、抽壳等命令完成行零部件的设计，每个部件录用参数化设计，在装配过程中发现问题后可直接修改零件刚中的尺寸参数。
该机构包括旋转装置、水平移动装置、竖直移动装置，涉及到的运动方式是电机驱动、齿轮齿条传动、皮带轮传动、气缸驱动等，建模的零件包括：机架、电机、气缸、齿轮、齿条、卡爪、直线导轨等70个，绘制完成后放入统一的文件夹内（如图3、4、5）。
图3 建模的一般工具图4 零件建模设计设计完成的部分零件模型2.2 步骤2：零件的虚拟装配NX软件提供了3种装配方法，第一种是自底向上装配。
ug运动仿真基本步骤
ug运动仿真基本步骤运动仿真是一种模拟运动过程的方法，通过计算机模型来预测和分析运动的行为和性能。
它在众多领域中得到广泛应用，如机械工程、航空航天工程、汽车工程等。
下面将介绍UG软件中运动仿真的基本步骤。
一、构建模型运动仿真的第一步是构建模型。
在UG软件中，可以使用多种方式创建模型，如实体建模、曲面建模等。
在进行运动仿真时，需要将模型的各个部件组装到一起，并确保它们之间的连接正确。
通过拖拽和旋转等操作，可以将部件装配到正确的位置。
在装配过程中，可以使用约束来定义部件之间的运动关系，如旋转关节、滑动关节等。
二、定义驱动器和约束在完成模型的构建后，需要为模型添加驱动器和约束。
驱动器是指作为运动仿真输入的外部力或运动，可以是电机驱动、液压驱动等。
在UG软件中，可以通过定义位移、速度或力矩等参数来模拟驱动器的作用。
约束是指限制模型运动的规则，可以是固定、对称、平行等。
在UG软件中，可以通过选择部件上的面、边或点来添加约束。
约束可以保持部件的相对位置固定，也可以限制部件的运动范围。
通过添加约束，可以模拟实际系统中的各种约束条件，如静摩擦、动摩擦、间隙等。
三、定义边界条件边界条件是指模型的初始状态或边界条件。
在进行运动仿真时，需要定义模型的初始位置、速度和加速度等。
在UG软件中，可以通过设置初始条件来定义模型的初始状态。
边界条件还包括模型与外界的交互，如模型与地面的接触、模型与空气的流动等。
通过定义边界条件，可以模拟系统在不同环境下的运动行为。
四、设置运动仿真参数在进行运动仿真之前，还需要设置一些仿真参数，如仿真时间、时间步长等。
在UG软件中，可以通过设置仿真参数来控制仿真的精度和计算速度。
较小的时间步长可以提高仿真的精度，但会增加计算时间。
较长的仿真时间可以模拟长时间的运动，但需要更多的计算资源。
五、运行仿真完成上述步骤后，可以开始进行运动仿真。
在UG软件中，可以选择“运动模拟”功能，在仿真过程中，UG会根据模型、驱动器、约束和边界条件进行计算，并生成动画和结果数据。
UG运动仿真分析(精品课件)
连杆
运动副
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1. 连杆
连杆几何体
连杆几何体用于将屏称。
❖ 对机构作运动分析，
名
不必赋予质量和惯性矩等参数。
称
9
2. 运动副
运动副的作用：允许所需的运动和限制不要的运 动。
UG提供了12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4种， 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 特定的功能。
5
Scenario 导航器 6
3. 机构分析的一般步骤
❖ 打开主模型文件。 ❖ 进入运动分析模块，创建一个Scenario模型
并设置机构分析环境。 ❖ 创建各机构对象（构件、运动副、标记等）。 ❖ 指定分析结果类型，对机构进行求解分析。 ❖ 输出分析结果。
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创建运动分析对象
在运动分析中，连杆和运动副是组成 构件的最基本要素，两者都具备是机构 运动的必要条件。
❖ 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 对运动。
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特殊运动副：
❖ 齿轮齿条副：滑动副和旋转副的结合 ❖ 齿轮副：两个转动副的结合 ❖ 线缆副：两个滑动副的结合 ❖ 点线接触副：4个自由度 ❖ 线线接触副： 4个自由度 ❖ 点面副：5个自由度
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模型准备与运动分析
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3. 封装 用来收集特定的、用户感 兴趣的对象信息的一组工具。 有三个功能： ➢ 测量 ➢ 跟踪 ➢ 干涉
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❖ 测量
测量机构中目标对象的距离或角度，并建立安全区 域。
❖ 跟踪
用来生成每一分析步骤处目标对象的一个复制对象。
❖ 干涉
主要比较在机构运动过程中是否发生重叠现象。
利用UGNX6.0软件的运动仿真功能让模具“动起来”
利用UGNX6.0软件的运动仿真功能让模具“动起来”第一篇：利用UGNX6.0软件的运动仿真功能让模具“动起来”利用UGNX6.0软件的运动仿真功能让模具“动起来”随着中国汽车行业的快速发展，各汽车厂为了尽可能早的抢占市场，对汽车模具的生产周期要求越来越短，精度要求越来越高,这就对模具设计以及制造等各个环节提出了更高的要求.随着CAD/CAM技术的深入应用，二维设计逐渐显现出越来越多的劣势，三维设计也就自然而然的成为国内汽车模具设计人员必须掌握的设计手段。
对模型进行运动仿真也就有了依据。
UGNX自带的机构运动分析模块MOTION提供机构仿真分析和文档生成功能，可在UG环境定义机构，包括铰链、连杆、弹簧、阻尼、初始运动条件、添加阻力等，然后直接在UG中进行分析，仿真机构运动。
设计人员可以分析反作用力、图解合成位移、速度、加速度曲线，反作用力可输入有限元分析。
采用UGNX自带的机构运动分析模块MOTION提供机构的仿真分析功能可以极其方便的对设计方案进行模拟、验证、修改、优化，彻底改变传统机械设计方案需要组织研究团队进行复杂设计计算，制造物理机验证结果的冗长过程，缩短生产周期，节约设计成本。
一旦熟练的掌握了此方法，就可以在极短的时间内给出完整且极具说服力的设计方案。
接下来本文将结合模具实例介绍三维实体模具实现运动仿真的简单过程。
图1是一套拉延模具的三维示意图。
第一步：数据准备阶段在进行运动仿真模拟之前我们需要对已经设计好的三维模具进行简单的数据整理：由于模具设计工程师大都习惯按照最终工作状态来开展设计，然而进行运动仿真时我们一般都习惯于从非工作状态开始进行。
这步操作很简单：假设这套模具在非工作状态所有的上模内容需要沿着Z轴正方向移动1000mm，压边圈组件的工作行程是120mm(需要沿着Z轴正方向移动120mm)。
那么我们按着要求移动相关实体模型到指定位置即可。
移动前后效果见图1和图2。
图1 模具工作状态图2 模具非工作状态(打开状态)第二步：进入运动仿真模块数据准备完成以后我们首先要进入运动仿真模块才能进行相关操作。
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３３ 部 件 装 配 １８ ＿ ２４ １ ３
图 ２ 混 合 机传 动机 构 装 配 部 件 图
Ｕ Ｇ装 配模 块 不 仅 能快 速 组 合 零 部 件 产 品 而且 在 装 配 中 ， 参 照其 他部 件 进行 部 件 关联 设 可
保持关联性 ， 如果 修 改某 部 件 ， 引 用 它 的装 配 则
部 件 自动更 新 ， 应部 件 的最 新 变化 。 反 启 动 Ｕ 的“ 配” Ｇ 装 模块 ， 建装 配 文件后 。 创 按
图 ３ 混 合 机 开 门机 构 装 配 部件 图
本 次设 计 对混 合 机传 动 机构 、 门机 构 分别 开 进 行 了运 动 仿 真 ， 析 结 果 后 。 行 修 改零 件 的 分 进 结构 和设 计 ， 达到优 化 的 目的 。
都 能使 物料上 浮， 于 瞬间 的失重 状态 ， 处 以此 使物
一
２ ２一
囫圈圜目
缩短 了产 品开发 周期 。 ３２ 实体 建 模 【 ．
江 西 饲 料
２１ 年第 １ ０１ 期
启 动 Ｕ 进 入 “ 模 ” 块 ， 软件 要 求 完成 Ｇ， 建 模 按 各 零件 的三维 实体 建模 。
计 ， 可对 装 配 模 型 进 行 间 隙 分 析 、 量 管 理 等 并 重
操作 。 Ｕ Ｇ装 配建 立 部件 之 间 的链 接 关 系 的过 程 ， 是通 过关 联 条 件 在 部 件 间 建 立 约 束 关 系 来 确 定 部件 在 产 品中 的位 置 。在 装配 中 ， 件 的几 何 体 部 是被 装 配 引 用 的 。 不是 复制 到 装 配 中 的 ， 管 而 不 如何 编辑 部件 和在何 处 编辑 部 件 ， 个装 配 部 件 整
Ｕ Ｇ软件 可 以通 过 多种 途 径建 模 ，如可 建方 块 、 凸台 、 用 拉 伸实 体 ， 至还 可 采用 切 的 办 拔 使 甚
法 等 。 述方 法各 有利 弊 。 如 ， 上 例 用切 的办 法容 易
丢失数据 。 当变 成 “ 无参 数 ” 型 后 ， 部分 基 本 模 该
上 就 不能 再进 行 编辑 和修 改 了 ， 对 以后 的模 型 会 和 尺 寸修 改造 成 困难 。本 次 设计 ， 模 过 程尽 量 建
１ ．双 联 摇 杆 ｌ ． 缸 １ ． 承座 ｌ ．摇 臂 ３ ４气 ５轴 ６
料 在 机槽 内形 成 全方 位 连续循 环 翻 动 ， 相互 交错
剪切， 而达到快 速柔 和混 合均匀 的效 果 。 从
３ 混合机 的实体 建模 、 配 装
３１ ． ＵＧ 软 件 简介
该 机 由两个 旋 转反 向相反 的转子 组 成 ， 转子 上 焊有 多个特 殊 角度 的桨 叶，桨 叶带 动物料 ～ 方 面沿着 机 槽 内壁 逆 时针旋 转 ， 方面 带 动物 料左 一 右翻动 ，在 转子 的交 叉重 叠处 ，形成 了一 个失 重 区， 在此 区域， 论物 料 的形状 、 不 大小 和 密度 如何 ，
２ 混 合机 的工作原 理【 倒 ’ Ｊ ’
图 １ 混 合机 结 构 示 意 图 １ 轮 ２链 轮 张 紧装 置 ３前 轴 承 座 ４链条 ． ． 链 ． ． ． ５ 拌 轴 ６ 搅 拌 叶 片 ７ 后 轴 承 座 ８机 壳 ． 搅 ． ． ．
９减 速 机 １．减 速 机 座 ｌ ． 动 轴 ｌ 连 杆 ． ０ 联 １ ２
２１ 年第 １ ０１ 期
江 西 饲 料
的零件 ，并将 其装 配起 来形成 装 配 图的三 维造型 ， 对传 动机 构及 开 门机 构进 行 了运 动仿 真 ， 进行机 构 再 的干 涉分析 ， 大大提 高修 改设 计和 系列化 设计 的效 率，克服传 统使 用 Ａ ｔＣ Ｄ 设 计 的不足 。 ｕｏ Ａ 关键词 ： 混合 机 ； 实体 建模 ； 动仿 真 运
美 国 Ｕ Ｓ 公 司开 发 的 Ｕ ｉａｈｃ（ Ｇ 软 件 Ｇ ｎｇｐ ｉ Ｕ ） ｓ
是 一 个 集 Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ Ｃ Ｅ于一 体 的大 型 Ｃ Ｄ 软 Ａ ，Ａ ／Ａ Ａ
件 。使 用该 软件进 行产 品设计 。 直观 、 能 准确地 反
映零 、 件 的 形状 和装 配 关 系 ， 完全 实 现 产 品 组 可 设 计 、 艺制 造 的无 纸化 开发 ， 可 与产 品设 计 、 工 并 工装设计 、 工装 制 造 等 工 作 同 步进 行 ， 而 大 大 从
中 图分 类号 ：８ ７１ ￥ １。２
１ 混 合 机 的 结 构
文献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ：０ ８ ６ ３ （０ １０ — ０ ２ ０ １０ ～ １ ７ ２ １ ） １ ０ ２ — ２
双 轴 桨 叶式 混合 机适 用 于饲料 、 品 、 工 、 食 化
医药 等 行业 中粉 状 、 粒状 、 状 、 状 、 颗 片 块 杂状 及
粘 稠状 物 料 的混 合 。该混 合 机结 构如 图 １ 示 ， 所
机槽 采 用 “ 形结构 ， 口小 、 间大 、 Ｗ” 开 中 下部 窄 ， 造
型别 致 美 观 ， 占地 面 积 小 ： 轮链 条 采 用 三 排链 链
结 构 ，由摆 线 针 轮减 速机 带 动 两 搅 拌 轴 相 向转 动 ， 转平 稳 、 动扭 矩 大 、 耗低 ； 用 的链 条 运 传 磨 采 张紧机 构 ， 装拆 、 节快捷 而方便 。门体采 用橡胶 调 密 封结 构 ， 提高 密 封 的可靠 性 。 出料 门控 制 由 能 气缸、 连杆 、 臂 、 摇 联动轴 、 行程 开关 等组成 。出料 门装 在 联 动轴 ， 动 轴 与 摇臂 连 在 一 起 ， 臂 与 联 摇 连 杆 、 杆 与双 联 摇 杆 相 绞 接 ， 过 双 联 摇杆 使 连 通 联 动轴 转 动 ． 从而 带 动底 部 的两个 出料 门开 启 和 闭合 。