淺談基于UG凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真

1、淺談基于ug凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真xxx(xx大學(xué) xx學(xué)院 江蘇xx xxxxx)摘 要：介紹如何利用ug軟件來(lái)完成凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真。應(yīng)用ug的表達(dá)式工具和規(guī)律11| 線功能，精確、快速地生成凸輪實(shí)體，應(yīng)用ug的運(yùn)動(dòng)仿真功能，再現(xiàn)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，檢 驗(yàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)結(jié)果是否與設(shè)計(jì)相一致，以保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞：ug :凸輪；機(jī)構(gòu)；運(yùn)動(dòng)仿真；參數(shù)化discussion on the dynamic simulation of cam mechanismbased on ugxxxxx(ugs college, yancheng institute of technology, yanch

2、eng, jiangsu 224051)abstract: this article introduces how fulfills the design of the cam mechanism and the motion simulation by ug software. using the expression tool and the law curve of ug software, the cam entity can be produced precisely and fast. using the motion simulation of ug software, the

3、whole process of the cam mechanism can reappeared whether the result of the movement is consistent with the design can be examinedkey words: ug; cam ;mechanism;motion simulation;parametric0引言凸輪機(jī)構(gòu)因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械和口動(dòng)控制系統(tǒng)屮被廣泛應(yīng)用。 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于凸輪輪廓illi線的設(shè)計(jì)，通常的方法是根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，應(yīng)用圖解 法或解析法來(lái)設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線。圖解法直觀、簡(jiǎn)便

4、，但精度不高，解析法精確但計(jì)算繁雜，也 不能滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)的需要。ug是大型的cad/cae/cam三維軟件，可利用其建模模塊的表達(dá) 式工具和規(guī)律曲線等功能，結(jié)合解析法進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)，還可在運(yùn)動(dòng)仿真模塊中進(jìn)行運(yùn) 動(dòng)仿真和運(yùn)動(dòng)分析。1 ug運(yùn)動(dòng)仿真模塊介紹運(yùn)動(dòng)仿真模塊是cae應(yīng)用軟件，用于建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型，分析其運(yùn)功規(guī)律運(yùn)動(dòng)方針。運(yùn)動(dòng) 仿真模塊可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析。跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析機(jī)構(gòu)中零件的速度、加速度、作川力、反作用力、和力矩等。根據(jù)這些分析結(jié)果口j以指導(dǎo)修改零件的結(jié)果設(shè)計(jì)或調(diào)整零件的材料。 分析結(jié)果可以川來(lái)指導(dǎo)零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。ug運(yùn)動(dòng)仿真和分析分3個(gè)階段進(jìn)行：（1）前處

5、理階段：創(chuàng)建分析方案，通過(guò)分析方案得到的信息牛成內(nèi)部的adams輸入數(shù)據(jù)文件, 再傳送到adams解算器。（2）求解階段：adams解算器處理輸入數(shù)據(jù)，并生成內(nèi)部的adams輸出數(shù)據(jù)文件，再傳送到 運(yùn)動(dòng)分析模塊中。（3）后處理階段：運(yùn)動(dòng)分析模塊解釋ada.ms的輸出數(shù)據(jù)文件，并轉(zhuǎn)化成動(dòng)畫(huà)、圖表及報(bào)表文件。2凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析及輪廓曲線方程2.1運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析已知從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)=60°時(shí)，從動(dòng)件以等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升 h二10mm；凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)=120°,從動(dòng)件停止不動(dòng)；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)二60°吋，從動(dòng)件以等加速等 減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降h=10mm；其余=12

6、0°,從動(dòng)件掙止不動(dòng)。已知革圓r b=50mm,滾了半徑 r= 10mm,凸輪厚度l（）mm。凸輪以等角速度順吋針轉(zhuǎn)動(dòng)，試設(shè)訃凸輪機(jī)構(gòu)，并輸出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī) 律。（1）推程階段等加速部分:/由0 -> 30°等減速部分:s?=h_鈕一 0)2 =爐由30° t 60°（2）遠(yuǎn)休止階段rb=50mm s3 = h（3）回程階段（4）近休止階段rb=50mm s6二0勺=(rb+s)sin(p yb=(rb + s)cos(p2. 2建立表達(dá)式方程2*102h23繪制凸輪理論輪廓曲線執(zhí)行“規(guī)律曲線”命令，選擇“根據(jù)方程”方式，分別定義各段曲線的處標(biāo)x,

7、y, z,最后形成的凸輪理論輪廓曲線。如圖：2/7 2*10s產(chǎn) h(一0)2 = 10(60 0)2-八劉602s3 = h_in 2/7 2_in 2*10 2"io-頁(yè)0碩°y診-莎=晉(60-莎3用ug進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真和運(yùn)動(dòng)分析3.1創(chuàng)建連桿(links)和運(yùn)動(dòng)副(joints)進(jìn)入ug運(yùn)動(dòng)模塊，新建運(yùn)動(dòng)分析方案。為此方案創(chuàng)建2個(gè)連桿：look凸輪)、l002(尖頂從動(dòng) 件)和3個(gè)運(yùn)動(dòng)副：凸倫與地周定的旋轉(zhuǎn)副j001,尖頂對(duì)倫廓曲線的點(diǎn)在線上副j002,尖頂從動(dòng) 件對(duì)于凸輪的滑動(dòng)副j003。73. 2定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)(motion driver)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

8、，為旋轉(zhuǎn)副j001,選擇恒定驅(qū)動(dòng)(constant drive),并設(shè)定驅(qū)動(dòng)參 數(shù)，使凸倫以36度/秒的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。3. 3運(yùn)動(dòng)仿真選擇運(yùn)動(dòng)仿真(animation)圖標(biāo)即啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)仿真分析過(guò)程。在分析選項(xiàng)對(duì)話框中選擇機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 學(xué)/機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析，時(shí)間設(shè)為10s (凸輪旋轉(zhuǎn)1周)，步數(shù)為360步，即凸輪每轉(zhuǎn)lb分析模型的運(yùn) 動(dòng)狀況。啟動(dòng)adams解算器，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。運(yùn)動(dòng)分析完成，運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)話框自動(dòng)彈出，可以選 擇全程或單步的方式來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，即以動(dòng)畫(huà)來(lái)表現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。仿真的結(jié)果也可以以圖 表(graphing)的形式繪出，它反映了滑動(dòng)副j003,即尖頂從動(dòng)件位移、速度、加速度的信息。

9、動(dòng)畫(huà)比較直觀，而圖表則量化了運(yùn)動(dòng)過(guò)程。從動(dòng)畫(huà)和圖表nj判斷機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)結(jié)果與設(shè)計(jì)是一致的，從而保證了凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性?；瑒?dòng) 副j003即尖頂從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)線圖。8sd aim,002l002圖3凸輪的運(yùn)動(dòng)仿真i 0024導(dǎo)出位移和速度曲線【皿圖彳速度曲線該圖為桿002的速度隨時(shí)間的變化曲線，從中我們可以看到其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。圖5位移曲線該圖為桿002的位移隨時(shí)間變化規(guī)律?？梢?jiàn)桿002做上下有規(guī)律的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。5結(jié)語(yǔ)利用ug的仿真分析，不僅可以考察從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是否滿足工作要求，而且可以通過(guò) 克隆仿真方案，修改凸輪的曲線參數(shù)來(lái)改變從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。當(dāng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足工作要吋，再通過(guò)導(dǎo)出機(jī)構(gòu)，更新裝配

10、主模型，從而對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè) 計(jì)。當(dāng)對(duì)一些復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，很難用解析法求其某一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，利用ug的仿真分析，不失 為一種快捷而有效的方法。參考文獻(xiàn)：1 盛曉敏，鄧朝暉先進(jìn)制造技術(shù)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.2 金杰,張安陽(yáng).快速成型技術(shù)及其應(yīng)用j.浙江工業(yè)人學(xué)學(xué)報(bào)，2009, 33(5) :592-595.3 楊叔子.先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展與展望j.機(jī)械制造與自動(dòng)化.2008(2)4 李敏賢.面向21壯紀(jì)的先進(jìn)制造技術(shù)j.機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化,2009(4).5 李亨昭，邱敬之.先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與戰(zhàn)略設(shè)想j.電子機(jī)械工程,2010 (4).6 孫大涌.先進(jìn)制造技術(shù)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.7 馬曉春.我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)j.森林工程,2009(3).