UG8.5平面四杆机构的装配与运动仿真
基于UG的平面四连杆机构运动与仿真
基于UG的平⾯四连杆机构运动与仿真毕业设计论⽂题⽬: 基于UG的平⾯四连杆机构设计及运动仿真专业名称机电设备维修与管理学⽣姓名李⼩军指导教师季祥毕业时间2011年7⽉毕业设计任务书指导教师：季祥⼀、设计题⽬⽤基于UG的空间四连杆机构设计及运动仿真⼆、设计的⽬的1）掌握UG的基本使⽤⽅法。
2）掌握四连杆机构的特点及虚拟装配的⽅法。
3）掌握UG中运动仿真的⽅法。
三、设计要求1）平⾯四连杆机构的三维造型。
2）平⾯四连杆机构的虚拟装配3）UG中平⾯四连杆机构的运动仿真。
4）仿真结果的分析四、完成的任务要求说明详细，字迹⼯整，原理正确，图纸规范，图形清晰，符号标准，线条均匀。
（1）设计与绘制平⾯四连杆机构，建⽴运动仿真的模型。
（2）毕业设计说明书（8000以上）1）设计题⽬2）四连杆机构原理说明3）四连杆机构的三维造型设计及虚拟装配4）UG的四连杆运动仿真5）设计总结及改进意见6）主要参考资料五、参考⽂献机械设计⾼等教育出版社主编濮良贵纪名刚机械原理⾼等教育出版社主编孙恒陈作模UG NX5.0中⽂版从⼊门到精通机械⼯业出版社主编胡仁喜、康⼠廷、刘昌丽⽬录摘要 (4)第1章绪论 (5)1.1 UG NX5的功能模块 (5)1.1.1 UG NX5⽤户界⾯ (5)1.1.2主要功能 (6)1.2 UG NX5的⼯作环境 (9)1.3 产品设计的⼀般过程 (12)1.4 三维造型设计步骤 (13)第⼆章平⾯连杆机构 (15)2.1 平⾯四杆机构的基本形式 (15)2.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件 (16)2.3 铰链四杆机构的演化 (17)第三章平⾯四杆机构的基本特性 (20)3.1 四杆机构的极位 (20)3.2 四杆机构从动件的急回特性 (20)3.3 平⾯连杆机构的传⼒特性 (20)3.4 死点位置 (21)第四章四连杆的三维造型 (22)4.1 机架的三维造型 (22)4.2 连架杆1的三维造型 (26)4.3 连架杆2的三维造型 (28)4.4 连杆的三维造型 (28)第五章四连杆的虚拟装配 (31)5.1 进⼊装配模块 (31)5.2 添加组件机架 (31)5.3 装配连架杆1 (32)5.4 装配连架杆2 (34)5.5 装配连杆 (35)第六章平⾯四连杆机构的运动仿真 (40)6.1 新建仿真 (40)6.2 新建连杆 (41)6.3 创建运动副 (43)第七章平⾯四连杆的运动仿真分析 (46)7.1 运动副图表分析 (46)7.2 死点位置 (49)结论 (51)致谢 (52)参考⽂献 (53)摘要UG NX是集CAD\CAE\CAM于⼀体的三维参数化软件，也是当今世界最先进的设计软件，它⼴泛应⽤于航空航天、汽车制造、机械电⼦等⼯程领域。
基于UG软件的四连杆运动仿真分析
基于UG软件的四连杆运动仿真分析田多林【摘要】UG软件是集CAD CAE CAM于一体的三维参数化软件,也是当今世界最先进的设计软件,它广泛应用于航空航天、汽车制造、机械电子等工程领域.平面四杆机构是由一个低副(转动副)联动装置经过互相连接而形成的一种运动构件,它由一个圆柱面或一个平面组成的平面型机构,其制作工艺简单,使用方便高效,可以获取到比较精准的运动数据.而且它很容易实现普通的旋转、移位和转换,因此得到了广泛的应用.本文首先介绍了UG软件及运动仿真模块,然后对四连杆机构运动仿真进行了分析,为机构的优化设计提供参考依据.【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】1页(P63)【关键词】UG软件;运动仿真;四连杆;模型【作者】田多林【作者单位】新疆农业职业技术学院新疆昌吉831100【正文语种】中文【中图分类】TH1221.1 UG软件unigaphics（UG）是有美国的UGS公司开发的具备CAD/ CAM/CAE功能的软件，并且使用该软件进行产品设计软件的大型CAD软件，可以更直观准确地说明零、组件之间的形状和装配组件，可以完全的实现产品设计以及土工艺制造的规范化，并能与产品设计，开发的模具设计，模具和其他土工艺同时操作，从而大幅缩短产品的开发周期。
能够对产品装配直观准备UG具有灵活的复合建模模块。
复合建模包括几种建模方法：实体建模，曲面建模（固体）（surfaoe），线（线框模型）和基于特征的参数化建模。
产品零件的实体模型可以采用UG复合建模模块可以更直观和快捷。
1.2 UG的运动仿真模块UG的运动仿真模块是对机构的运动轨迹进行跟踪，从而分析机构速度、加速度、位移、作用力及反作用力等。
运动仿真作为UG/CAE（计算机辅助工程的主要部分）模块的组成部分，它可进行复杂的运动学分析，列如二维或者三维立体的动力学分析和模拟仿真。
通过UG 的建模功能，建立一个可视的三维立体模型，并通过UG的功能的模拟三维立体模型的各个部件的运动学特征，然后通过每个部分之间建立连接关系从而建立一个立体模型。
UG8.5平面四杆机构的装配与运动仿真
UG8.5平面四杆机构的装配与运动仿真一、平面四杆机构图形二、根据给出图形尺寸，创建连杆草绘－拉伸连杆1 连杆2再分别绘出类似连杆1、2的3、4连杆三、进行连杆的装配：1、新建“模型”，选择“建模”－“装配”环境进入。
第一条连杆以“绝对原点”方式安装，其它以“同心”的“装配约束”方式进行装配下图为放置第一条连杆下图中，可以利用“同心”的约束方式放置连杆2：装配完成后四、运动仿真对已装配好的机构，设置运动副，并根据机构设置驱动，使机构进行运动仿真。
（１）、运动仿真环境：点击下拉菜单“开始”－“运动仿真”进入运动仿真环境。
（如右图）右击“运动导航器”中的组件项，新建仿真。
（２）、创建“连杆”点击按钮，分别选取组件（注意哪条是固定连杆）分别创建Ｌ００１（固定）、Ｌ００２、Ｌ００３、Ｌ００４。
（３）、创建“运动副”，两“连杆”间的能进行的相对运动方式由“运动副”的类别确定。
点击按钮，在对话框中选择“运动副”类型，例如本机构选择“”。
同样方式创建其余三个铰合点的运动副（图中J002、J003、J004、J005）（4）设置驱动副双击左侧“运动导航器”中已创建的运动副“”进入“运动副”编辑对话框，在驱动选项页中设置运动即可。
（４）运动“解算方案”设定和运动方案可行性“求解”点击按钮，在“解算方案”对话框中设置运动参数，（时间影响运动周期，步数与驱动速度一样影响运动的快慢）。
点击对“解算方案”进行求解，若出现错误报告，则不能进行运动仿真。
点击播放按钮进行运动仿真，点击“”导出运动仿真视频，可以点击“”设置动画播放形式，点击按钮退出运动仿真动画。
平面四杆机构参数化设计及运动仿真研究与实现
・
现代设计与先进制造技术・
陈 剑
葛文杰
王军强 等 平面四杆机构参数化设计及…… ２ ３
平 面 四杆 机 构 参 数 化 设 计 及 运 动 仿 真 研 究 与实 现
陈 剑 一葛文 杰 一王 军 强 一张松 飞 ．， ，， ，， ，
（． １西北工业大学 系统集成与工程管理研究所 ， 陕西 西安 ７０ ７ ） １０ ２ （． ２ 西北 工业 大 学 现代设 计 与集 成制造 技 术教育 部 重点 实验 室 ， 陕西 西安 ７ ０７ ） １０ ２
值积 分方 法 ， 连 杆 机 构 的 运 动 规 律 进 行 隐 式 求 对 解， 绘制 了连 杆 运 动 线 图 ， 是 基 于 ＭＡ Ａ 但 ＴＬ Ｂ平
台进 行 开发 ， 植性 、 成性 、 移 集 交互 性 、 可扩 展性 差 ；
按给定的急 回运动要求设计 、 按预定的两连架杆对 应位 置设 计 、 期 望 函数 设 计 等 【 考 虑 到 曲柄 滑 按 ６， ６ Ｊ 块机 构设 计 可 以采 用 四杆 机构 设 计 方 法 进 行 变通 设计 ， 因此本 文共 考 虑 ４ 连 杆机 构设计 ：１按 急 种 （） 回运动要求设计 四杆机构 （ 类 、 Ｉ Ⅱ类 ） （ ） ；２ 按预 定 的两 连架杆 对 应位 置 设 计 四杆 机 构 ；３ 按期 望 （） 函数 设 计 四杆 机 构 ；４ 按 急 回运 动 要 求设 计 曲柄 （）
基于UG软件的四连杆运动仿真分析的研究报告
基于UG软件的四连杆运动仿真分析的研究报告基于UG软件的四连杆运动仿真分析的研究报告摘要：本文以UG软件为工具，对四连杆运动进行了仿真分析，并对仿真结果进行了详细的描述和分析。
通过仿真分析发现，在不同的驱动方式、不同的转动速度等条件下，四连杆的运动状态、角度变化等均有显著差异，同时也发现四连杆的运动过程中存在一定的瞬时速度过快的情况，需要考虑加装减速装置。
关键词：UG软件；四连杆运动；仿真分析；瞬时速度过快一、引言四连杆运动是一种常见的机械运动形式，在机械设计、运动分析等领域中有着广泛的应用。
如何对四连杆运动进行分析和仿真，是机械工程领域的重要研究方向之一。
本文通过UG软件对四连杆运动进行仿真分析，并对仿真结果进行了详细的描述和分析，旨在对四连杆运动的研究提供一定的参考。
二、四连杆运动的基本原理四连杆运动是由四个连杆构成的运动链条，其中一个连杆为驱动杆，其余三个连杆为被动杆。
四连杆的运动状态受到驱动杆的驱动方式、转动速度等多种因素的影响，需要进行参数化变量的分析和仿真模拟。
三、UG软件仿真模拟1. 模型建立：首先利用UG软件进行四连杆模型的建立，包括杆件的三维建模、连接约束、驱动方式的设定等，得到初始状态下的四连杆结构。
2. 运动仿真：根据仿真目标和要求，对四连杆进行运动仿真，设定不同的驱动方式、不同的转动速度等条件，得到不同条件下的四连杆运动状态。
3. 结果分析：通过对仿真结果的分析，得出不同条件下四连杆的运动规律、运动状态、角度变化等，并结合实际应用需求，对仿真结果进行进一步的优化和改进。
四、仿真结果分析通过UG软件进行四连杆运动仿真分析，得到如下结论：1. 被动杆与驱动杆的角度变化规律：随着驱动杆的转动，被动杆与驱动杆之间的连接杆件的角度也在不断变化，角度变化曲线为抛物线状。
2. 驱动方式的影响：采用不同的驱动方式，四连杆的运动状态亦有较大的差异。
以摆线轮驱动方式为例，该方式下四连杆的运动状态较为平稳、稳定。
平面四杆机构设计与仿真系统
精度要求， 以达到仿真的目的。
（. ）
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设计公式
引导问题） 如图 !， ! 为连杆上一点， " 则为连杆上过 ! 点
式中 （!/-!!# ） .# &-!!# -!%# +-"!# -"%# + $* )-"!# %* （!/-""# ） /# &-!"# -!%# +-""# -"%# + %* )-!"# $* 由此可知， 当给定连杆五位置时， 所设计的四 杆机构是唯一的。当给定 * （$* ， 或( （$( ， 位 %* ） %( ） 置中的任意一点坐标时，只要已知连杆上三位置， 就可求出另一点两坐标值，四杆机构是唯一确定 的。同理， 可求出另一连架杆 1, 上的铰点 1 或 , 的坐标。 （再现 "0" 按给定连架杆的预定位置设计四杆机构 函数问题） 如图 % 所示的平面四杆机构 * (1, ， 其第 ! 和
!
系统的总体构成
图 ! 所示为系统的总体结构， 系统由四部分组
!)& 校核部分
校核部分是对已设计四杆机构判定是否存在 曲柄， 并校核传动角是否满足要求。
成： 界面、 设计类型、 校核及机构仿真。
!)! 设计类型
设计类型包括： 按给定连杆位置设计， 即刚体 的导引问题； 按给定连架杆的预定位置设计， 即再
# # ! ! # # ! !
图 $ 给定连架杆的预定位置设计示意图
第 # 位置分别为 * (!1!, 和 * (#1#,，主动杆和从动 杆相对的角位移分别为 "!# 和 #!# ， "!# 和 #!# 间的对 应关系是预先给定的， 即已知 "!# 和 #!# ， 共 # 123)! 对 ……， 来设计平面四杆机构。 该机构中 角 （#&" ， %， ’） 各杆长度按同一比例增减， 并不影响它们角位移间 的关系， 可用相对杆长表示。取 * ,&! 设 * 为坐标 系原点， （+ ， ， $ 轴沿 * ,。此时， * 点坐标为 +） ,点 ， 待求的设计变量为 (! 点坐标 （$(! ， 坐标为 （! ， +） %
基于UG的四连杆机构的运动分析仿真[1]
基于UG的四连杆机构的运动分析仿真[1]第24卷第4期轻工机械Vol. 24,No. 4.2006年12月L ight IndustryMachineryD ec. , 2006[研究·设计]基于UG的四连杆机构的运动分析仿真沈庆云,沈自林(图章注释新建图章 sun2008-9-27 17:58:05空白)(佛山科学技术学院,广东佛山528000)0 引言机构的运动分析,就是对机构的位移、轨迹、速度、加速度进行分析,根据原动件的运动规律,求解出从动件的运动规律。
由于机构的复杂性,用传统的方法分析机构的运动非常费时,且精度低。
本文以世界著名的CAD .CA E.CAM系统U nigraphics (简称U G )软件为工具,用计算机模型代替机构的实际模型,通过求解计算机模型,获得精确的机构运动参数,用图形和动画来模拟机构的实际运动过程,这是传统的分析方法所不能比拟的。
在UG的机构仿真模块(U G ScenarioforM otion)中嵌入求解器ADAM SKinem atics,可以对二、三维机构进收稿日期: 2005210231行复杂的运动学、动力学分析及设计仿真,分析产品的临界位置、反作用力、速度及加速度。
摘要:利用基于UG的机构运动分析模块,详细介绍了一套完整的四连杆机构的参数化建模设计、运动副的创建与运动仿真。
关键词:参数化建模;连杆机构;运动仿真中图分类号: TH 122 文献标志码:A 文章编号: 100522895 (2006) 04200742021 四连杆参数化建模与装配在这里预先设定四连杆的长度数据及几何造型如表1所示。
将表1各组件装配,即可形成1个四连杆机构(如图1)。
在计算机中创建连杆机构,将连杆1、连杆2、连杆3和机架分别创建成连杆。
图1 四连杆机构表1 四连杆基本参数2 创建运动副(J oints )考虑到所有连杆均作旋转运动,将建立4个旋转副,其中有2个旋转副与地固定(只要将机架设成与地固定即可实现)。
UG装配与运动仿真
→装配：1.UG装配主要运用接触对齐，距离，中心，基本上可以解决所有装配问题。
2.UG装配时出现约束错误，而根据逻辑，并没有过约束时，大部分是因为尺寸配合有误差造成的。
3.装配注意零件相互之间的约束关系，注意装配零件顺序，顺序不对容易失败，尽量让每个零件都完全约束，自由度为0.4.装入第一个零件，选择绝对原点，再加以约束使其没有自由度。
5.装配关系与运动仿真的运动副没有关系，不用考虑运动仿真时各个零件的关系，尽量全约束即可。
→运动仿真：1 指定连杆：指定谁动，同一连杆下的零件运动形式相同，固定在一起。
2 指定运动副连接形式：运动形式是滑动还是转动，与其他连杆的关系。
a.旋转副和滑动副可以解决所有的运动仿真问题，其他的类型不用管。
b.指定运动副的基座，指的是本连杆与其他连杆的运动关系，不指定默认与大地相连。
c.啮合连杆指的是装配时零件没有连在一起，实际运动时是相互接触的，所以选用啮合。
d.一个杆件不能有两个方向的运动，需要辅助连杆，实现复合运动3 指定驱动：在运动副上直接加驱动，运动多长时间，多远距离。
给驱动的是主动，不给是被动（由其他连杆驱动）a.驱动不是恒定值的，主要用到STEP函数step函数格式step（x，x0，h0，x1，h1）x为自变量，在ug里一般定义为timex0为自变量初始值，在ug里可以是时间段中的开始时间点h0为自变量x0对应的函数值，可以是常数、设计变量或其他函数表达式x1为自变量结束值，在ug里可以是时间段中结束时间点h1为自变量x1对应的函数值，可以是常数、设计变量或其他函数表达式函数曲线图i.绝对值：STEP(time,0,0,3, (STEP(time,3，0，5，(STEP(time,5，5，8，5)))))ii.相对值：STEP(time,3,0,5,5)+ STEP(time,5,0,8,0)总结：在UG使用过程中，掌握技巧，操作起来不繁琐；深入理解每个命令的准确含义，准确运用。
基于UG软件的四连杆运动仿真分析
基于UG软件的四连杆运动仿真分析UG软件是一款常用的CAD（计算机辅助设计）软件，它能够帮助工程师进行各种模型的建立、装配和分析。
在机械领域，UG软件被广泛应用于各类机械零部件的设计和仿真。
本文将就UG软件的四连杆运动仿真分析进行探讨，并详细介绍其原理、步骤及应用场景。
一、四连杆的基本概念四连杆是一种机械传动机构，由四条杆件和四个旋转副构成。
其中两条较长的杆件在一端旋转固定，称为地杆，另外两条较短的杆件同样旋转固定，称为摇杆。
四连杆的动作主要靠摇杆的运动驱动，使机械系统完成各种工作。
四连杆的工作原理强调套路重复的动作，即摇杆先向一个方向运动，然后再向另一个方向运动，执行往复的动作。
二、四连杆的运动仿真分析原理在使用UG软件进行四连杆运动仿真分析之前，我们需要了解一些基本原理。
首先，我们需要清楚地知道四连杆的各个参数，包括地杆长度、摇杆长度、连杆长度和摇杆旋转轴的位置等。
其次，我们还需要明确四连杆运动的动力学方程，即四个杆件的位置和速度之间的关系。
最后，我们需要掌握运动分析的方法，以便根据四连杆的参数和动力学方程，计算出各个杆件的位置和速度。
三、四连杆运动仿真分析的步骤1. 创建机械结构模型我们首先需要在UG软件中创建四连杆的机械结构模型，包括四连杆的杆件和旋转副等。
在创建过程中，需要设置结构的初始参数，如地杆长度、摇杆长度、连杆长度、摇杆旋转轴的位置等。
此外，还需要定义四连杆的运动路径和工作条件。
2. 定义杆件约束与运动学关系在创建四连杆的模型后，需要对杆件进行约束和位移关系的定义。
我们需要选择恰当的杆件，对其进行约束设置，确定其运动的自由度，以达到正确的运动效果。
同时，还需要定义杆件之间的运动学关系，解决各个杆件之间的相互作用问题。
3. 进行四连杆运动仿真完成约束和位移关系的设置后，我们就可以开始进行四连杆运动仿真。
在进行仿真前，我们需要确定仿真方案和仿真参数，如仿真时间、仿真速度和仿真环境等。
UG运动分析教程运动仿真
UG运动分析教程运动仿真UG是一款功能强大的三维建模软件，广泛应用于各个领域，包括机械、汽车、航空等。
它不仅可以用来进行建模和设计，还可以进行动力学仿真，帮助工程师们分析和优化设计。
本教程将介绍UG中的运动分析功能，并通过一个实例来展示如何进行运动仿真。
首先，我们需要准备一个需要进行运动分析的模型。
在UG中，可以通过建模的方式创建一个模型，或者导入一个已有的模型。
在这里，我们将以一个简单的机械手臂为例。
创建一个机械手臂模型的步骤如下：1. 打开UG软件，并选择新建一个Part文件。
2. 在Part文件中，使用线、曲线和曲面等绘图功能来绘制机械手臂的各个零件。
3.通过修剪、镜像、旋转等操作，将这些零件组合成一个完整的机械手臂模型。
完成模型的创建后，我们可以开始进行运动分析了。
UG中的运动分析功能是通过基于约束的方法实现的。
这意味着我们需要定义各个零件之间的运动约束，以模拟真实的运动过程。
下面是进行运动分析的具体步骤：1.在UG的运动分析模块中，选择一个初始约束状态，将零件固定在所需的位置和方向上。
2.选择一个驱动装置，比如一个电机或者一个手动控制杆，用来驱动机械手臂的运动。
3.为机械手臂的各个关节添加旋转或者平移约束，限制它们的运动范围。
4.根据需求设置运动仿真的时间范围和步长。
5.运行仿真，观察机械手臂的运动过程，并分析各个关节的运动特性。
6.根据仿真结果，调整驱动装置和约束条件，优化机械手臂的设计。
通过以上步骤，我们可以利用UG的运动分析功能对机械手臂进行仿真，并得出各个关节的运动规律和优化建议。
运动分析不仅可以帮助我们验证设计的合理性，还可以提供重要的工程参数，比如力、速度、加速度等，为进一步的设计改进提供依据。
运动分析在机械设计中的应用非常广泛，不仅可以用于机械手臂，还可以应用于各种其他的机械设备。
UG作为一款功能强大的三维建模软件，可以帮助工程师们更加高效地进行运动分析，并得出准确的仿真结果。
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UG8.5平面四杆机构的装配与运动仿真
一、平面四杆机构图形
二、根据给出图形尺寸，创建连杆
草绘－拉伸
连杆1 连杆2
再分别绘出类似连杆1、2的3、4连杆
三、进行连杆的装配：
1、新建“模型”，选择“建模”－“装配”环境进入。
第一条连杆以“绝对原点”方式安装，其它以“同心”的“装配约束”方式进行装配
下图为放置第一条连杆
下图中，可以利用“同心”的约束方式放置连杆2：
装配完成后
四、运动仿真
对已装配好的机构，设置运动副，并根据机构设置驱动，使机构进行运动
仿真。
（１）、运动仿真环境：
点击下拉菜单“开始”－“运动仿真”
进入运动仿真环境。
（如右图）
右击“运动导航器”中的
组件项，新建仿真。
（２）、创建“连杆”
点击按钮，分别选取组件（注意哪条是固定连杆）
分别创建Ｌ００１（固定）、
Ｌ００２、
Ｌ００３、
Ｌ００４。
（３）、创建“运动副”，
两“连杆”间的能进行的相对运动方式由“运动副”的类别确定。
点击按钮，在对话框中选择“运动副”类型，例如本机构选择“”。
同样方式创建其余三个铰合点的运动副（图中J002、J003、J004、J005）
（4）设置驱动副
双击左侧“运动导航器”中已创建的运动副“”进入“运动副”
编辑对话框，在驱动选项页中设置运动即可。
（４）运动“解算方案”设定和运动方案可行性“求解”
点击按钮，在“解算方案”对话框中设置运动参数，（时间影响运动周期，步数与驱动速度一样影响运动的快慢）。
点击对“解算方案”进行求解，若出现错误报告，则不能进行运动仿真。
点击播放按钮进行运动仿真，点击
“”导出运动仿真视频，可以点击“”设置动画播放形式，点击按钮退出运动仿真动画。