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专业资料浅谈基于UG凸轮机构的运动仿真Xxx（xx大学xx学院江苏xxxxxxx）摘要：介绍如何利用UG软件来完成凸轮机构设计和运动仿真。应用UG的表达式工具和规律曲线功能,精确、快速地生成凸轮实体,应用UG的运动仿真功能,再现凸轮机构的运动过程,检验机构的运动结果是否与设计相一致,以保证设计的准确性。[1]关键词:UG；凸轮；机构；运动仿真；参数化DiscussiononthedynamicsimulationofcammechanismbasedonUGxxxxx(UGSCollege,YanchengInstituteofTechnology,Yancheng,Jiangsu224051)Abstract:ThisarticleintroduceshowfulfillsthedesignofthecammechanismandthemotionsimulationbyUGsoftware.UsingtheexpressiontoolandthelawcurveofUGsoftware,thecamentitycanbeproducedpreciselyandfast.UsingthemotionsimulationofUGsoftware,thewholeprocessofthecammechanismcanreappeared.Whethertheresultofthemovementisconsistentwiththedesigncanbeexamined.Keywords:UG;Cam;mechanism;Motionsimulation;Parametric0引言凸轮机构因具有结构简单、运动准确可靠等优点，在机械和自动控制系统中被广泛应用。凸轮机构设计的关键在于凸轮轮廓曲线的设计，通常的方法是根据从动件的运动规律，应用图解法或解析法来设计凸轮轮廓曲线。图解法直观、简便，但精度不高，解析法精确但计算繁杂，也不能满足现代设计的需要。UG是大型的CAD/CAE/CAM三维软件，可利用其建模模块的表达式工具和规律曲线等功能，结合解析法进行凸轮机构的三维设计，还可在运动仿真模块中进行运动仿真和运动分析。[2]1 UG运动仿真模块介绍word文档下载可编辑 专业资料运动仿真模块是CAE应用软件，用于建立运动机构模型，分析其运功规律运动方针。运动仿真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。根据这些分析结果可以指导修改零件的结果设计或调整零件的材料。分析结果可以用来指导零件结构的设计优化。UG运动仿真和分析分3个阶段进行:（1）前处理阶段:创建分析方案,通过分析方案得到的信息生成内部的ADAMS输入数据文件,再传送到ADAMS解算器。（2）求解阶段:ADAMS解算器处理输入数据,并生成内部的ADAMS输出数据文件,再传送到运动分析模块中。（3）后处理阶段:运动分析模块解释ADAMS的输出数据文件,并转化成动画、图表及报表文件。2凸轮运动规律分析及轮廓曲线方程2.1运动规律分析已知从动件的运动规律为：当凸轮转过F=600时，从动件以等加速等减速运动规律上升h=10mm；凸轮再转过F¢=1200，从动件停止不动；当凸轮再转过F=600时，从动件以等加速等减速运动规律下降h=10mm；其余Fs¢=1200，从动件静止不动。已知基圆rb=50mm，滚子半径r=10mm，凸轮厚度10mm。凸轮以等角速度顺时针转动，试设计凸轮机构，并输出从动件运动规律。[4]（1）推程阶段等加速部分：等减速部分：（2）远休止阶段rb=50mmS3=h（3）回程阶段（4）近休止阶段rb=50mmS6=02.2建立表达式方程word文档下载可编辑 专业资料图1表达式方程2.3绘制凸轮理论轮廓曲线执行“规律曲线”命令，选择“根据方程”方式，分别定义各段曲线的坐标x,y,z，最后形成的凸轮理论轮廓曲线。[3]如图：word文档下载可编辑 专业资料图2凸轮理论轮廓曲线S3=h3用UG进行凸轮机构运动仿真和运动分析3.1创建连杆(Links)和运动副(Joints)进入UG运动模块,新建运动分析方案。为此方案创建2个连杆:L001(凸轮)、L002(尖顶从动件)和3个运动副:凸轮与地固定的旋转副J001,尖顶对轮廓曲线的点在线上副J002,尖顶从动件对于凸轮的滑动副J003。[7]3.2定义运动驱动(MotionDriver)运动驱动驱动机构运动,为旋转副J001，选择恒定驱动(ConstantDrive),并设定驱动参数,使凸轮以36度/秒的速度匀速转动。3.3运动仿真选择运动仿真(Animation)图标即启动运动仿真分析过程。在分析选项对话框中选择机构运动学/机构动力学分析,时间设为10s(凸轮旋转1周),步数为360步,即凸轮每转1b分析模型的运动状况。启动ADAMS解算器,进行运动分析。运动分析完成,运动仿真对话框自动弹出,可以选择全程或单步的方式来进行运动仿真,即以动画来表现机构的运动过程。仿真的结果也可以以图表(Graphing)的形式绘出,它反映了滑动副J003,即尖顶从动件位移、速度、加速度的信息。动画比较直观,而图表则量化了运动过程。[5]从动画和图表可判断机构的运动结果与设计是一致的,从而保证了凸轮机构设计的准确性。滑动副J003即尖顶从动件运动线图。[8]word文档下载可编辑 专业资料图3凸轮的运动仿真4导出位移和速度曲线图4速度曲线该图为杆002的速度随时间的变化曲线，从中我们可以看到其运动规律。word文档下载可编辑 专业资料图5位移曲线该图为杆002的位移随时间变化规律。可见杆002做上下有规律的循环运动。5结语利用UG的仿真分析，不仅可以考察从动件的运动规律是否满足工作要求，而且可以通过克隆仿真方案，修改凸轮的曲线参数来改变从动件的运动规律。[6]当从动件的运动规律满足工作要时，再通过导出机构，更新装配主模型，从而对机构进行优化设计。当对一些复杂的机构，很难用解析法求其某一点的运动规律时，利用UG的仿真分析，不失为一种快捷而有效的方法。[9]参考文献：[1]盛晓敏,邓朝晖.先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2010.[2]金杰,张安阳.快速成型技术及其应用[J].浙江工业大学学报，2009,33(5):592～595.[3]杨叔子.先进制造技术发展与展望[J].机械制造与自动化.2008(2)[4]李敏贤.面向21世纪的先进制造技术[J].机械工业自动化,2009(4). [5]李亨昭,邱敬之.先进制造技术的发展趋势与战略设想[J].电子机械工程,2010（4).[6]孙大涌.先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2010. [7]马晓春.我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程,2009(3). [8]王世敬,温筠.现代机械制造技术及其发展趋势[J].石油机械.2009,(11). [9]武永利.机械制造技术新发展及其在我国的研究和应用[J].机械制造与自动化,2008,(1). word文档下载可编辑 专业资料[10]DuffieN.TrendsinGreenManufacting[J].CASA/SMETechnologyTrends,2009(12). word文档下载可编辑
