基于UG的杠杆机构模型运动仿真

曹旺萍

摘 要： 以杠杆机构为例，介绍了利用 UG 软件实现杠杆机构模型的运动仿真及分析的方法和具体步骤，采用运动函数驱动，以动画表现杠杆机构的整个运动过程，用图表反映运动仿真结果，为杠杆机构优化设计提供参考。

关键词： 杠杆机构； UG； 运动仿真

中图分类号：TG375+1.1

引言

利用 UG 运动分析模块进行机构的运动仿真分析时，能够自动跟踪零件的运动轨迹，通过图表与图形表达从动件的位移、速度、加速度等运动规律，得到运动规律的数值及特性曲线图。 并且能够通过动画演示杠杆机构的实际运动过程，从而确定整个设计的合理性并进行运动干涉分析。 UG 的运动分析模块实现机构的运动仿真，也为下一步做有限元分析、强度分析、结构分析及优化设计打好了基础。

1 UG 运动仿真模块简介

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。在 UG 环境下，可以将机构看成是一组连在一起进行运动的连杆的集合，机构进行运动仿真与分析主要分 3 个阶段：（1）前处理器阶段。 这个阶段主要是创建分析方案， 将分析方案得到的信息传送到 ADAMS 解算器；（2）求解阶段。 利用 ADAMS解算器求解输入数据， 将求解结果传送到运动分析模块；（3）后处理阶段。 运动分析模块分析求解结果，将其转换成图表及报表文件，并生成动画。ADAMS 解算器可以处理相当复杂的运动模型，在整个运动仿真过程中起着非常重要的作用。 但是如果有更复杂的分析需求时，就需要生成 ADAMS 输入文件，ADAMS 输入文件主要作用是能够输入标准的 ADAMS 软件包， 后处理阶段读入 ADAMS 软件，从而转换成所需要的动画、图表及报表文件。

2 杠杆机构的运动仿真

（1）杠杆机构运动仿真的建立 运动分析方案的创建是进行运动仿真的关键。

①连杆（Links）的创建 将杠杆机构活动构件建立连杆。底板、支撑板、滑块导轨、左盖板、右盖板和固定螺钉设为固定连杆1，旋转手轮、偏心轮和连接螺钉设为连杆2，杠杆设为连杆3，滑块及连接螺钉设为连杆4。如图 1 所示。

②添加运动副 运动副创建之前，机构中的连杆是在自由的，没有约束，具有 6 个自由度，UG 分析模块提供 12 种运动副类型，共分为两大类：普通类型的运动副 8 种，特殊类型的运动副 4 种。 普通类型的运动副是独特的，它只与自身有关。 而特殊类型的运动副是在 2 个普通类型的运动副之间定义了特殊关系的运动副，它允许 2 个普通类型的运动副一起完成特定的功能，

杠杆机构的运动副一共涉及了3种，分别是旋转副、滑动副和高副（线在线上副）。如图2 所示。

③定义运动驱动 杠杆机构的运动是采用的匀速驱动。将连杆2的旋转副设为主动件，设定初速度为360，如图3所示。

④运动仿真 UG 进行运动仿真时， 需要输入时间与步数 2 个参数，杠杆机构的解算时间设置为10，步数为 500，如图 4 所示。

⑤运动模型 新建运动模型， 需要计算的是滑块的运动模型函数，将滑动副添加。如图5所示。可以用电子表格显示结果曲线，如图6所示为滑块滑动的位移曲线。

⑥运动模型建立后，可以得到运动仿真过程。如图7所示

（

3 结语

利用 UG 运动仿真模塊对液压支架进行运动仿真能够解决复杂机构的运动学问题，从而获得精确的仿真结果。 通过对杠杆机构的运动仿真，真正体现出三维 CAD 设计理念的巨大优势。 运动仿真可以对数字样机进行各种分析，而这些是传统二维设计所不能做到的。 按照传统的设计方法，许多分析必须等到物理样机做出来之后进行，例如干涉检查。 这不但造成设计周期过长，而且可能造成大量资金的浪费。

参考文献

[1]贾大玮.基于 UG 的液压支架模型运动仿真与分析[J].煤矿机械，2012 33（3）：43-44

[2]张晋西，张甲瑞，郭学琴 .UG NX/MOTION机构运动仿真基础及实例[M].北京 清华大学出版社。2009.4endprint