第一篇：UG教程,齒輪設計,運動仿真,仿真加工

計算機輔助設計及制造

三次作業練習

班 級：機 妍 15 姓 名：左 海 濤 學 號：5220150233 指導老師：曹 建 樹

目 錄

一、深溝球軸承自頂向下裝配設計............................................................................3

1.問題描述.............................................................................................................3 2.實現過程.............................................................................................................4

2.1新建裝配和組件.......................................................................................4 2.2設計輪廓圖...............................................................................................6 2.3設計軸承外圈...........................................................................................6 2.4設計軸承內圈...........................................................................................9 2.5設計保持架.............................................................................................10 2.6設計滾珠.................................................................................................13 2.7設計完成.................................................................................................15

二、機構運動仿真....................................................................................................17 1.問題描述........................................................................................................17 2.實現過程...........................................................................................................17 2.1新建運動仿真.........................................................................................17 2.2新建連桿.................................................................................................18 2.3新建運動副.............................................................................................19 2.4新建傳動副.............................................................................................22 2.5新建3D接觸...........................................................................................23 2.6開始仿真.................................................................................................24

三、餐具加工..............................................................................................................27 1.問題描述...........................................................................................................27 2.實現過程...........................................................................................................27 2.1整體粗加工.............................................................................................27 2.2外表面精加工.........................................................................................36 2.3內表面精加工.........................................................................................42

一、深溝球軸承自頂向下裝配設計

1.問題描述

試設計如下圖所示深溝球軸承，具體尺寸如下所示，要求采用自頂向下的裝配設計方法。

圖1 軸承裝配圖

圖2 軸承尺寸圖 2.實現過程

2.1新建裝配和組件

（1）打開NX8.5軟件：開始→程序→NX8.5。

（2）新建裝配：點擊“新建”，出來“新建”對話框，類型為“裝配”，修改新文件名里的“名稱”和“文件夾”，注意更改的文件夾路徑為英文目錄下才有效，點擊“確定”，如圖3所示。

圖3 新建裝配

（3）點擊菜單欄“裝配”→組件→新建組件。

（4）在彈出的“新組件文件”對話框里，名稱為“模型”，注意修改“新文件名”的名稱及文件夾路徑，路徑應該與開始新建的“裝配”一致，如圖4所示。（3）按此步驟新建五個組件，分明命名為lunkuo、waiquan、neiquan、baochijia、gunzhu”，如圖5所示。

圖4 新建組件

圖5 整體結構

2.2設計輪廓圖

（1）在“裝配導航器”里雙擊“輪廓”，如圖6所示。

圖6 激活輪廓

（2）創建草圖：點擊菜單欄“插入”→草圖，彈出“創建草圖”對話框，選擇YZ平面，點擊“確定”進入草圖繪制界面。（3）繪制如圖7所示的草圖。

圖7輪廓草圖

2.3設計軸承外圈

（1）在裝配導航器里，雙擊“裝配”文件進行激活，右鍵點擊“lunkuo”→替換引用集→整個部件。此時設計界面內會顯示已設計完成的“骨架”圖，如圖8所示。

圖8 輪廓圖

（2）在裝配導航器里，雙擊“waiquan”進行激活，點擊“插入”→關聯復制→WAVE幾何鏈接器。

（3）彈出“WAVE幾何鏈接器”，選擇右側的“矩形框”和“圓”如圖9所示。

圖9 關聯外圈

（4）點擊“回轉”，彈出“回轉”對話框；點擊“創建草圖”，彈出“創建草圖”對話框，選擇“YZ平面”；按照“關聯復制”的矩形和圓繪制如圖10所示的外圈回轉草圖。

圖10 外圈回轉草圖

（5）點擊“完成草圖”回到“回轉”對話框，選擇回轉軸為“Z軸”，點擊“確定”完成軸承外圈的設計，如圖11所示。

圖11 軸承外圈

2.4設計軸承內圈

內圈的設計步驟參考外圈的設計步驟，步驟一致，只是回轉草圖的不同，在“關聯復制”是注意選擇的是左邊矩形和圓。內圈的回轉草圖如圖12所示，內圈設計完成圖如圖13所示。

圖12 內圈回轉草圖

圖13 軸承內圈

2.5設計保持架 由于保持架上有滾珠孔，先設計沒有滾珠孔的保持架，其步驟與外圈的設計步驟一樣，沒有滾珠孔的保持架設計完成圖如圖13所示。

圖13 沒有滾珠孔的保持架

設計保持架上的滾珠孔，步驟如下：

（1）在裝配導航器里，雙擊“baochijia”進行激活，點擊“插入”→關聯復制→WAVE幾何鏈接器，選擇“圓”。

（2）點擊“回轉”，彈出“回轉”對話框；點擊“創建草圖”彈出“創建草圖”對話框，選擇“YZ平面”；繪制與球相同直徑的圓，點擊“完成草圖”回到“回轉”框，創建球體，與保持架求差。

圖14 回轉求差

圖15 一個孔

（3）點擊插入→關聯復制→陣列特征，“選擇特征”保持架上的孔，旋轉軸為“Z軸”，“布局”為圓形，“角度方向”間距數量和跨距，數量 10，點擊“確定”，保持架設計完成效果如圖16所示。

圖16 保持架

2.6設計滾珠

（1）在裝配導航器里，雙擊“滾珠”進行激活，點擊“插入”→關聯復制→WAVE幾何鏈接器，選擇“圓”。點擊“插入”→關聯復制→WAVE幾何鏈接器，選擇“圓的中心線”。

（2）點擊“回轉”，彈出“回轉”對話框；點擊“創建草圖”彈出“創建草圖”對話框，選擇“YZ平面”；按照關聯復制所得的圓繪制滾珠草圖，回轉軸選擇關聯復制所得的圓的中心線，生成滾珠如下圖所示。

圖17 生成滾珠

（3）點擊插入→關聯復制→陣列特征，“選擇特征”為滾珠，旋轉軸為“Z軸”，“布局”為圓形，“角度方向”間距數量和跨距，數量 10，點擊“確定”，完成滾珠的設計，如圖18所示。

圖18 軸承滾珠

2.7設計完成

在裝配導航器里，雙擊“裝配”文件進行激活，依次右鍵點擊“各個組件”→替換引用集→整個部件，把隱藏的全部顯示，完成軸承的設計，設計完成效果如圖19所示。

圖19 深溝球軸承

二、機構運動仿真

1.問題描述

試對如下圖所示機構進行進行運動仿真。

圖20 整體結構圖

2.實現過程

2.1新建運動仿真

依次點擊“開始”-“運動仿真”，在導航器里選中仿真文件，右擊“新建仿真”，如下圖所示。

圖21 新建仿真

2.2新建連桿

（1）選中“motion_1”右擊“新建連桿”，如下圖所示，依次創建連桿，其中L001為固定連桿，其他為活動連桿。

圖22 新建連桿

（2）這里需要注意把大齒輪和與它相連的桿件作為一個連桿處理，如下圖所示。

圖23 創建連桿三

（3）總共創建了9個連桿，如下圖所示。

圖24 9個連桿

2.3新建運動副

（1）選中“motion_1”,右擊選擇“新建運動副”，選擇“旋轉副”，出現創建旋轉副對話框，對小齒輪創建旋轉副，并施加驅動。

圖25 新建旋轉副

圖26 小齒輪的旋轉副 圖27 施加驅動（2）創建滑動副，如下圖所示創建滑輪的滑動副，嚙合連桿選擇“L005”,創建后的滑動副如下圖29所示。

圖28 創建滑動副

圖29 創建后的滑動副（3）依次創建大齒輪的旋轉副，大齒輪機構與滑塊的旋轉副，四個小支撐的旋轉副，創建后的旋轉副如下圖所示。

圖30 創建后的運動副

2.4新建傳動副

選中“motion_1”，右擊選擇“新建傳動副”-“齒輪副”，進入新建齒輪副對話框，依次選中大小齒輪的旋轉副，比率選擇2/3，如圖31所示，點擊確定。

圖31 新建齒輪副

圖32 齒輪副效果圖

2.5新建3D接觸

選中“motion-1”，右擊選擇“新建連接器”-“3D接觸”，進入對話框，依次選擇大滑塊與下側的小轉輪，如下圖所示，點擊應用。接著建立另一個3D接觸。

圖33 建立3D接觸 至此所有的與運動相關的連桿，運動副，穿動副，連接器都已建完，如下圖所示。

圖34 運動導航器

2.6開始仿真

（1）選中“motion-1”,右擊“新建解算方案”彈出解算方案對話框，時間選擇10，步數100，點擊確定，如下圖所示。

圖35 解算方案

（2）選中解算方案“solution-1”右擊“求解”，點擊“動畫”按鈕，彈出動畫對話框，如圖所示，即完成動畫仿真。

圖36 仿真運動中

三、餐具加工

1.問題描述

試加工如下圖所示盤體，要求分三次加工。

圖37 餐具實體圖

2.實現過程

2.1整體粗加工

（1）進入加工環境：點擊工具欄中的開始，在下拉菜單中選擇加工。由于第一部是外輪廓加工，是型腔銑，所以類型為：mill-contour，名稱可以自己定義，也可以默認。點擊確定。在窗體左側工序導航器中就會出現新的工序。

圖38 創建新工序

（2）點擊進入創建到具對話框，如下圖所示，類型為：mill-contour，刀具子類型：，名稱為了與其他區別，可以自己定義，此處定義為T1D14R1。點擊確定，進入銑刀參數設置對話框，如上圖所示，在工具中的尺寸中，設置直徑為14，下半經為1，其它默認，點擊確定。

圖39 創建刀具 圖40 刀具參數設置

（3）點擊創建幾何體，進入創建幾何體對話框。類型：mill-contour，名稱：MCS-1。點擊確定，進入MCS創建對話框，機床坐標系：默認，安全設置，安全設置選項：平面，選擇加工零件的上表面，安全距離：10，點擊確定。

圖41 創建幾何體

圖42 設置安全距離

（4）再次點選創建幾何體，選擇WORKPIECE，位置中的幾何體選擇剛才創建的坐標系MCS-1，名稱：WORKPIECE_1，點擊確定，進入工件參數設置對話框。

圖43 創建工件

在幾何體中的指定部件：點擊“指定部件”，進入部件幾何體對話框，在窗體中框選整個部件，如下圖所示。

圖44 指定部件

在幾何體中的指定毛坯：點擊“指定毛培”，進入毛坯幾何體對話框，類型：包容快，限制：XM-6，XM+6，YM-6，YM+6，ZM-0.0，ZM+6，點擊確定，返回到工件對話框。點擊確定。

圖45 指定毛培

（5）點擊創建方法，進入創建方法對話框，類型;mill-contour,名稱：MILL_METHOD。點擊確定，進入銑削方法對話框，部件余量：2，其他默認。

圖46 創建方法

（6）點擊創建工序，進入創建工序對話框，類型選mill-contour，程序選擇剛才創建的程序PROCRAM，刀具選擇剛才創建的刀具，幾何體選擇剛才創建的幾何體，方法選擇剛才創建的方法，名稱：CAVITY_MILL_1。點擊確定，進入型銑腔參數設置對話框，如下圖所示。

圖47 創建工序

（7）點擊指定切削區域，進入切削區域對話框，幾何體：框選整個零件，點擊確定，返回到型銑腔參數設置對話框。

圖48 指定切削區域

（8）刀軌設置中的，點擊切削參數，進入切削參數對話框，策略中切削，切削順序：選擇深度優先。其它默認。點擊確定，返回到型銑腔參數設置對話框。

圖49 切削參數設定

（9）點擊進給率和速度，進入進給率和速度對話框，主軸速度：1000，其它默認。點擊確定，返回到型銑腔參數設置對話框。

圖50 進給率和速度

（10）在操作中點擊生成，操作界面會變化，點擊確認。進入刀軌可視化對話框。點選2D動態，會出現加工動畫。

圖51 生成刀軌

圖52 2D加工

2.2外表面精加工

這里不需要創建新程序。

(1)創建刀具，點擊進入創建到具對話框，如下圖所示，類型為：mill-planar，刀具子類型：，名稱定義T2D10R1。點擊確定，進入銑刀參數設置對話框，在工具中的尺寸中，設置直徑為10，下半經為1，其它默認，點擊確定。

圖53 創建刀具

（2）創建方法，如下圖所示，部件余量選擇0。

圖54 創建方法

（3）點擊創建工序，類型選mill-planar，位置處的程序選擇剛才創建的程序PROCRAM，刀具選擇剛才創建的T2D10R1，幾何體選擇上部創建的幾何體，方法選剛才創建的方法，名稱：FLOOR_WALL_2，點擊確定，進入到平面輪廓銑對話框。

圖55 創建工序

（4）點擊指定切削區底面，在彈出的對話框中選擇上表面，如下圖所示。

圖56 指定切削區底面

（5）點擊切削參數，進入切削參數對話框，設置切削方向：順銑，切削順序：深度優先，其它默認。

圖57 切削參數設定

（6）點擊進給率和速度，進入進給率和速度對話框，設置主軸速度：1000，其它默認。點擊確定，返回到平面輪廓銑對話框。

圖58 設定主軸速度

（8）在操作中點擊生成，再點擊確認，進入刀軌可視化界面，選擇2D狀態，點擊播放，結果如下圖所示。

圖59 生成刀軌

圖60 2D仿真加工

2.3內表面精加工

這里仍然不需要創建新程序。

（1）創建刀具，點擊進入創建到具對話框，如下圖所示，類型為：mill-contour，刀具選擇如下所示，名稱定義T3D8R0。點擊確定，進入到銑刀參數對話框，在工具中的尺寸中，設置直徑為8，下半經為0，其它默認，點擊確定。

圖61 創建刀具

（2）創建方法，如下圖所示，部件余量選擇0。

圖62 創建方法

（3）點擊創建工序，進入創建方法對話框，類型mill-contour，工序子程序為深度加工輪廓。位置處的程序：選擇剛才創建的程序PROCRAM，刀具選擇剛才創建的T3D8R0，幾何體選擇剛才第一部的幾何體，方法選剛才創建的方法，名稱：ZLEVEL_PROFILE_3。點擊確定，進入到深度加工輪廓銑對話框。

圖65 創建工序

圖66 切削區域選擇

（4）在刀軌設置里每刀的公共深度：殘余深度。點擊切削參數，進入到切削參數對話框，在策略的切削中切削方向：順銑，切削順序:深度優先。點擊確定，返回到深度加工輪廓銑對話框。

圖67 切削參數設定

（5）點擊進給率和速度，進入進給率和速度對話框，主軸速度改為1000，點擊確定，返回到深度加工輪廓銑對話框。

（6）在操作中點擊生成，在點擊確認，進入到刀軌可視化對話框，選擇2D，點擊播放，結果如下圖所示。

圖68 生成的刀軌

圖69 2D仿真加工

（7）至此所有工序都完成了，導航器里會出現如下文件。

圖70 結果文件

第二篇：皮帶輪模擬運動仿真教程

皮帶輪模擬運動仿真教程~~（繼續圖文）

仿真的效果

第一步先畫皮帶輪和皮帶

要在皮帶的中間草繪條中心線

第二步畫個小圓柱，它的長度比皮帶的寬度長一點，直徑與皮帶厚度相同，用軸線和一個斷面為參照做一

個基準點

第三步開始裝配，先皮帶，用缺省或固定都可以

第四步做兩個基準軸，等下放皮帶輪用

第五步放皮帶輪，用銷釘連接，這兩個簡單就不仔細

說明了

然后插入小圓柱，用槽連接

兩個對象分別為圓柱上的參照點和帶輪上草繪的曲線

選曲線的時候記得按ctrl把整條曲線都選上

第六步新設置一個平面連接，防止小圓柱亂動

兩個面可以是圓柱上的端面和皮帶輪上的側面

出現連接失敗的時候把偏移里的重合改成偏距

這個小圓柱就定義好了，剛才說讓圓柱的長度大于皮帶的寬度就是為了看清楚點，防止被埋在里面

然后運動仿真 第七步選應用程序里的機構

然后選插入里的初始條件

第八步定義一個切向槽速度

選圓柱的那個槽連接，給它一個模，就是速度，這個

是線速度

第九步定義一個運動軸速度

選皮帶輪的銷釘連接

兩個皮帶輪都要定義

這些速度都要算一下，與上面的切向槽速度要匹配

第十步就可以分析了

選動態和初始條件

運行就可以了

第三篇：運動仿真總結

一.用于變形物體或特殊軌跡運動的物體

1.做關聯動畫時，注意“會變形的零件”要在“裝配體中”（插入新零件）建模得到，好讓新零件與其他零件相應部位關聯，從而使改變這些原有零件的位置重新建模后可以實現新零件的變形。

2．我們可以做個類似帶軌道的相機撬，然后讓動作物體跟這個撬聯系，再讓撬動起來，則物體相應的就動了起來。

3.做牽引塊帶動的動畫時，一般要先給個牽引塊的目標鍵碼點，然后拖動牽引塊到所需位置，右鍵替換這個鍵碼點，最后重新建模，才會出現動畫效果。比如：在制作壓縮彈簧動畫時，壓蓋就是牽引塊，要先給它個目標鍵碼（時間線可以不到這里），然后拖動牽引塊到目標地點，替換鍵碼點，然后再重建模型。

4． 牽引快可以是跟裝配體無關的一個附加零件，作為輔助對象，提供一些裝配體其他零件不能提供的關聯關系，在錄制動畫時隱藏就行了。比如：瓶子裝水。

5.在裝配體里，FeaturesManager的裝配體項右鍵單擊，在樹顯示下選擇查看配合與從屬關系，設計樹中顯示每個零件的配合，特征打包放置。

6.移動、旋轉運動可以通過添加尺寸約束，然后通過編輯尺寸值來實現，可以取代有些馬達。此操作要在動畫窗口的模型樹中更改，否則無效。

7.要實現聯動可以通過編輯尺寸和馬達在同一段時間添加不同的運動，然后點擊計算運動算例圖標。

8.關聯動畫制作需更改模型樹中的東西時，要在動畫窗口的模型樹中更改。要拖動某零件時，也要在動畫模式下拖動，不能再模型模式下拖動，否則做過的動畫將出現零點不重合現象而報廢。

二.錄制技巧

1.錄制動畫時采取默認的設置效果還可以，并且視頻不大，用“全幀非壓縮”出來文件太大，播放不流暢。錄制時可以改變場景顏色，并將屏幕菜單欄都隱藏了，效果最好。三.鍵碼點

1.鍵碼點代表了零件的各種狀態，包括視圖鍵碼點也是，如果復制一個鍵碼點到一個位置，當動畫到這里時，相應零件就是這個狀態。通過”復制粘貼“我們可以省掉好多重復性的工作，比如：我們可以讓一個東西轉一圈，再讓他轉好多圈，最后還能回到最初狀態。2.另外也可以讓它從不精確的狀態再恢復到原來狀態。比如我們壓縮彈簧，然后將彈簧壓縮，然后復制它原來的狀態到后面，那么就會形成伸展彈簧的效果。四.我們可以用一個機器的裝配體拆開的過程“反過來錄制”讓它顯示裝配的過程，同時在加入零件的單個展示，最后將零件拋出視野。視野我們可以用相機視圖，就可以改變視角，加特寫遠近景等，使動畫多樣化。四.相機撬

1.我們可以用相機撬來拉動相機，從而展示一些模型或建筑的內部結構，可以做某些部件的跟蹤拍攝。相機撬我們可以限制它的自由度從而使它的運動規則化，視角穩定性大大提高。如果視角不好，我們還可以再次編輯相機撬，讓它有適當的位置。2.相機撬要做成半個正方體，中間打三個相交圓孔，從而我們可以通過他們的軸線或邊線移動或旋轉相機撬，規則的控制其六個自由度。

3.只要相機撬運動軌跡做好了，切換到“相機視圖”隱藏相機撬，則視角就是相機拍攝視角。在做相機撬的運動軌跡期間，要“禁止視圖和屏幕”。做相機撬時要固定相機與其的三個關聯。

4.我們可以給相機撬做一個軌道，讓相機撬沿軌跡（道）走。五.光源

1.我們還可以在要特寫的地方給出“線光源”，從而使特寫更清楚，（多）點光源也可以用來做特殊的照明。六.相機及視圖

1.相機直接拍攝時注意要“禁用視圖和屏幕”選項，每次在一個需要改變視角的時候就對motion菜單欄里右鍵“相機n”，選“屬性”來編輯視角。也同時需要在“視圖和光源”上右鍵選擇“相機視圖”。2.我們可以用多個相機做鏡頭切換。

3.做動畫時可以建立一系列視圖，然后做動畫時一一選用，節省時間，增強效果。4.對于相機視圖，在一個鍵碼點處修改相機屬性，則修改后的視圖就屬于此鍵碼點，并不屬于全部鍵碼點。

5．做動畫時一般要先做動畫內容，后作視圖內容。6.不容易切換的拍攝角度可以用兩個相機來切換。七.軌跡線運動

1.我們可以用一個零件上的一點（或n個點）于一條曲線重合，然后拖動零件運動，則可沿著曲線運動。但是不要一次性把零件從起始位置拖動到終止位置，容易出錯，中間最好多放些鍵碼點，一段一段來。

2．放置鍵碼點：要先將零件拖動到所需位置，再放置鍵碼點。如果這段沒問題新鍵碼點就會和前一個綠線連接。成功放一個鍵碼點后，緊接著將時間線拖過來，再放下一個。最后要進行計算運動算例。八． 草圖仿真

1.用草圖做“草圖塊”，然后用約束關系來約束這些草圖塊，拖動就可以運動了。九． 特別注意

1.注意如果在制作拖動動畫中間要保存，那么一定要在模型界面中保存，若在運動算例中保存，則會引起數據不一，從而出問題。

十、一般經驗

1.我們要做一個很長很復雜的動畫仿真，我們可以將其分為多個段，一個一個做，然后將其連接即可。這樣我們要用到運動算例的復制，從而使我們的視圖過渡自然。

2.在進行動畫制作過程中，不能改變模型，否則運動算例零點狀態跟隨改變，形成不必要的錯誤。

第四篇：基于UG的平面四連桿機構運動與仿真

畢業設計論文

題目: 基于UG的平面四連桿機構設計及運動仿真

專業名稱 學生姓名 指導教師 畢業時間

機電設備維修與管理

李小軍 季祥 2011年7月

畢業設計任務書

指導教師：季祥

一、設計題目用

基于UG的空間四連桿機構設計及運動仿真

二、設計的目的

1）掌握UG的基本使用方法。

2）掌握四連桿機構的特點及虛擬裝配的方法。3）掌握UG中運動仿真的方法。

三、設計要求

1）平面四連桿機構的三維造型。2）平面四連桿機構的虛擬裝配

3）UG中平面四連桿機構的運動仿真。4）仿真結果的分析

四、完成的任務

要求說明詳細，字跡工整，原理正確，圖紙規范，圖形清晰，符號標準，線條均勻。

（1）設計與繪制平面四連桿機構，建立運動仿真的模型。（2）畢業設計說明書（8000以上）1）設計題目

2）四連桿機構原理說明

3）四連桿機構的三維造型設計及虛擬裝配 4）UG的四連桿運動仿真 5）設計總結及改進意見 6）主要參考資料

五、參考文獻

機械設計

高等教育出版社 主編

濮良貴 紀名剛 機械原理

高等教育出版社 主編

孫恒 陳作模

UG NX5.0中文版從入門到精通

機械工業出版社 主編

胡仁喜、康士廷、劉昌麗

目錄

摘要..........................................................................................................4 第1章 緒論............................................................................................5

1.1 UG NX5的功能模塊.............................................................5

1.1.1 UG NX5用戶界面......................................................5 1.1.2主要功能.........................................................................6 1.2 UG NX5的工作環境.............................................................9 1.3 產品設計的一般過程...........................................................12 1.4 三維造型設計步驟...............................................................13 第二章平面連桿機構..........................................................................15

2.1 平面四桿機構的基本形式...................................................15 2.2 鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件.......................................16 2.3 鉸鏈四桿機構的演化.............................................................17 第三章平面四桿機構的基本特性......................................................20

3.1 四桿機構的極位...................................................................20 3.2 四桿機構從動件的急回特性...............................................20 3.3 平面連桿機構的傳力特性...................................................20 3.4 死點位置...............................................................................21 第四章 四連桿的三維造型..................................................................22

4.1 機架的三維造型...................................................................22 4.2 連架桿1的三維造型...........................................................26 4.3 連架桿2的三維造型...........................................................28 4.4 連桿的三維造型...................................................................28 第五章 四連桿的虛擬裝配..................................................................31

5.1 進入裝配模塊.......................................................................31

5.2 添加組件機架.......................................................................31 5.3 裝配連架桿1........................................................................32 5.4 裝配連架桿2........................................................................34 5.5 裝配連桿...............................................................................35 第六章

平面四連桿機構的運動仿真................................................40

6.1 新建仿真...............................................................................40 6.2 新建連桿...............................................................................41 6.3 創建運動副...........................................................................43 第七章

平面四連桿的運動仿真分析................................................46

7.1 運動副圖表分析...................................................................46 7.2 死點位置...............................................................................49 結

論....................................................................................................51 致

謝....................................................................................................52 參考文獻................................................................................................53

摘要

UG NX是集CADCAECAM于一體的三維參數化軟件，也是當今世界最先進的設計軟件，它廣泛應用于航空航天、汽車制造、機械電子等工程領域。還有在系統創新、工業設計造型、無約束設計、裝配設計、鈑金設計、工程圖設計等方面的功能。

平面四連桿機構是由低副（轉動副）聯接而成的機構，其主要特點是：由于低副為面接觸，壓強低、磨損量少，而且構成運動副的表面是圓柱面或平面，制造方便，容易獲得較高精度；又由于這類機構容易實現常見的轉動、移動及其轉換，所以獲得廣泛應用。

本課題詳細的介紹了UG NX的功能模塊、工作環境、產品設計的一般過程、三維造型設計步驟；平面四桿機構的基本形式、鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件、鉸鏈四桿機構的演化、平面四桿機構的基本特性，以及使用UG對平面四連桿機構進行三維造型、虛擬裝配及運動仿真的方法。

關鍵字：

UG 四連桿

裝配

仿真

第1章 緒論

UG NX是Unigraphics Solutions公司推出的CAD/CAM/CAE于一體的三維參數化設計軟件，在汽車、交通、航空航天、日用消費品、通用機械及電子工業等工程設計領域得到了大規模的應用。

1.1 UG NX5的功能模塊

1.1.1 UG NX5用戶界面

圖 1-1 UG的用戶界面

圖 1-2 建模工作窗口

1.1.2主要功能

UG NX5軟件是由多個模塊組成的，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、鈑金件、Web、管路應用、質量工程應用、逆向工程等應用模塊，其中每個功能模塊都以Gateway環境為基礎，它們之間既有聯系又相互獨立。

UG/Gateway UG/Gateway為所有UG NX產品提供了一個一致的、基于Motif的進入捷徑，是用戶打開NX進入的第一個應用模塊。Gateway是執行其他交互應用模塊的先決條件，該模塊為UG NX5的其他模塊運行提供了底層統一的數據庫支持和一個圖形交互環境。它支持打開已保存的部件文件、建立新的部件文件、繪制工程圖以及輸入輸出不同格式的文件等操作，也提供圖層控制、視圖定義和屏幕布局、表達式和特征查詢、對 6

象信息和分析、顯示控制和隱藏/再現對象等操作。

CAD模塊 1．實體建模

實體建模是集成了基于約束的特征建模和顯性幾何建模兩種方法，提供符合建模的方案，使用戶能夠方便地建立二維和三維線框模型、掃描和旋轉實體、布爾運算及其表達式。實體建模是特征建模和自由形狀建模的必要基礎。

2．特征建模

UG特征建模模塊提供了對建立和編輯標準設計特征的支持，常用的特征建模方法包括圓柱、圓錐、球、圓臺、凸墊及孔、鍵槽、腔體、倒圓角、倒角等。為了基于尺寸和位置的尺寸驅動編輯、參數化定義特征，特征可以相對于任何其他特征或對象定位，也可以被引用復制，以建立特征的相關集。

3．自由形狀建模

UG自由形狀建模擁有設計高級的自由形狀外形、支持復雜曲面和實體模型的創建。它是實體建模和曲面建模技術功能的合并，包括沿曲線的掃描，用一般二次曲線創建二次曲面體，在兩個或更多的實體間用橋接的方法建立光滑曲面。還可以采用逆向工程，通過曲線/點網格定義曲面，通過點擬合建立模型。還可以通過修改曲線參數，或通過引入數學方程控制、編輯模型。

4．工程制圖

UG工程制圖模塊是以實體模型自動生成平面工程圖，也可以利用曲線功能繪制平面工程圖。在模型改變時，工程圖將被自動更新。制圖模塊提供自動的視圖布局（包括基本視圖、剖視圖、向視圖和細節視圖等），可以自動、手動尺寸標注，自動繪制剖面線、形位公差和表面粗糙

度標注等。利用裝配模塊創建的裝配信息可以方便地建立裝配圖，包括快速地建立裝配圖剖視、爆炸圖等。

5．裝配建模

UG裝配建模是用于產品的模擬裝配，支持“由底向上”和“由頂向下”的裝配方法。裝配建模的主模型可以在總裝配的上下文中設計和編輯，組件以邏輯對齊、貼合和偏移等方式被靈活地配對或定位，改進了性能和減少存儲的需求。參數化的裝配建模提供為描述組件間配對關系和為規定共同創建的緊固件組和共享，使產品開發并行工作。

MoldWizard模塊

MoldWizard是UGS公司提供的運行在Unigraphics NX軟件基礎上的一個智能化、參數化的注塑模具設計模塊。MoldWizard為產品的分型、型腔、型芯、滑塊、嵌件、推桿、鑲塊、復雜型芯或型腔輪廓創建電火花加工的電極及模具的模架、澆注系統和冷卻系統等提供了方便的設計途徑，最終可以生成與產品參數相關的、可用于數控加工的三維模具模型。

CAM模塊

UG/CAM模塊是UG NX的計算機輔助制造模塊，該模塊提供了對NC加工的CLSFS建立與編輯，提供了包括銑、多軸銑、車、線切割、鈑金等加工方法的交互操作，還具有圖形后置處理和機床數據文件生成器的支持。同時又提供了制造資源管理系統、切削仿真、圖形刀軌編輯器、機床仿真等加工或輔助加工。

產品分析模塊

UG產品分析模塊集成了有限元分析的功能，可用于對產品模型進行受力、受熱后的變形分析，可以建立有限元模型、對模型進行分析和對分析后的結果進行處理。提供線性靜力、線性屈服分析、模擬分析和

穩態分析。運動分析模塊用于對簡化的產品模型進行運動分析。可以進行機構連接設計和機構綜合，建立產品的仿真，利用交互式運動模式同時控制5個運動副，設計出包含任意關于注塑模中對熔化的塑料進行流動分析，以多種格式表達分析結果。注塑模流動分析模塊用于注塑模中對熔化的塑料進行流動分析。具有前處理、解算和后處理的能力，提供強大的在線求解器和完整的材料數據庫。

1.2 UG NX5的工作環境

在初始界面中，單擊【標準】工具欄中的【新建】按鈕，或者選擇【文件】/【新建】選項，系統將彈出如圖1-1所示的【文件新建】對話框。

圖1-3 【文件新建】對話框

該對話框提供了3個選項卡：模型、圖紙和仿真。用戶可以根據需要選擇對應的模板。首先選擇“模型”選項卡中的“模型”模板，然后在“新文件名”組框中的“名稱”文本框中輸入新文件名（UG NX5要求存盤目錄和文件名必須是英文字符），在“文件夾”文本框中選擇文件保存目錄，最后單擊【確定】按鈕，系統將彈出如圖1-2所示的NX5基

本界面。

圖1-4 UG的基本界面

NX5基本界面主要由標題欄、菜單欄、工具欄、繪圖區、坐標系圖標、提示欄、狀態欄和資源導航器等部分組成。

1．標題欄

標題欄位于UG NX5用戶界面的最上方，用來顯示軟件名稱及版本號，以及當前的模塊和文件名等信息，如果對部件已經做了修改，但還沒進行保存，其后面還會顯示“修改的”提示信息。

2．菜單欄

菜單欄位于標題欄的下方，包括了該軟件的主要功能，每一項對應一個UG NX5的功能類別。它們分別是文件、編輯、視圖、插入、格式、工具、裝配、信息、分析、首選項、窗口和幫助。每個菜單標題提供一個下拉式選項菜單，菜單中會顯示所有與該功能有關的命令選項。

3．工具欄

UG NX5有很多工具欄的選擇，當啟動默認設置時，系統只顯示其中的幾個，工具欄是一行圖符，每個圖符代表一個功能。工具欄與下拉菜單中的菜單項相對應，執行相同的功能，可以使用戶避免在菜單欄中

查找命令的繁瑣，方便操作。UG各功能模塊提供了許多使用方便的工具欄，用戶還可以根據自己的需要及顯示屏的大小對工具欄圖標進行設置。

4．提示欄

提示欄主要用于提示用戶如何操作，是用戶與計算機信息交互的主要窗口之一。在執行每個命令時，系統都會在提示欄中顯示用戶必須執行的動作，或者提示用戶的下一個動作。

5．狀態欄

狀態欄位于提示欄的右方，顯示有關當前選項的消息或最近完成的功能信息，這些信息不需要回應。

6．對話框軌道及其軌道夾

在UG NX5中，幾乎所有對話框都打開在對話框軌道的預定義位置上，用戶可拖動對話框軌道將軌道夾放置在所需的目標位置上，也可單擊軌道夾臨時隱藏一個打開的對話框。另外，可以單擊軌道夾中的松開按鈕松開對話框，讓它們浮在屏幕上，反之單擊夾住，使其鎖緊在軌道夾位置處。

7．繪圖區

繪圖區是UG創建、顯示和編輯圖形的區域，也是進行結果分析和模擬仿真的窗口，相當于工程人員平時使用的繪圖板。當光標進入繪圖區后，指針就會顯示為選擇球。

8．坐標系圖標

在UG NX5的窗口左下角新增了絕對坐標系圖標。在繪圖區中央有一個坐標系圖標，該坐標系稱為工作坐標系WCS，它反映了當前所使用的坐標系形式和坐標方向。

9．資源導航器

資源導航器用于瀏覽編輯創建的草圖、基準平面、特征和歷史記錄等。在默認情況下，資源導航器位于窗口的左側。通過選擇資源導航器上的圖標可以調用裝配導航器、部件導航器、操作導航器、Internet、幫助和歷史記錄等。

1.3 產品設計的一般過程

在進行產品設計時，應該養成一種良好的產品設計習慣，這樣可以節省設計時間，降低設計成本，提高產品的市場響應能力。在使用UG NX5軟件進行產品設計時，需要了解產品的設計過程。

1．準備工作

（1）閱讀相關設計的文檔資料，了解設計目標和設計資源。（2）搜集可以被重復使用的設計數據。（3）定義關鍵參數和結構草圖。（4）了解產品裝配結構的定義。（5）編寫設計細節說明書。

（6）建立文件目錄，確定層次結構。

（7）將相關設計數據和設計說明書存入相應的項目目錄中。2．設計步驟

（1）建立主要的產品裝配結構。用自上而下的設計方法建立產品裝配結構樹。如果有些以前的設計可以沿用，可以使用結構編輯器將其納入產品裝配樹中。其他的一些標準零件，可以在設計階段后期加入到裝配樹中。因為大部分這類零件需要在主結構完成后才能定形、定位。

（2）在裝配設計的頂層定義產品設計的主要控制參數和主要設計結構描述（如草圖、曲線和實體模型等），這些模型數據將被下屬零件所引用，以進行零件細節設計。同時這些數據也將用于最終產品的控制和修 12

改。

（3）根據參數和結構描述數據，建立零件內部尺寸關聯和部件間的特征關聯。

（4）用戶對不同的子部件和零件進行細節設計。

（5）在零件細節設計過程中，應該隨時進行裝配層上的檢查，如裝配干涉、重量和關鍵尺寸等。

此外，也可以在設計過程中，在裝配頂層隨時增加一些主體參數，然后再將其分配到各個子部件或零件設計中。

1.4 三維造型設計步驟

1．理解設計模型

了解主要的設計參數、關鍵的設計結構和設計約束等設計情況。2．主體結構造型

建立模型的關鍵結構，如主要輪廓，關鍵定位孔確定關鍵的結構對于建模過程起到關鍵作用。

對于復雜的模型，模型分解也是建模的關鍵。如果一個結構不能直接用三維特征完成，則需要找到結構的某個二維輪廓特征。然后用拉伸旋轉掃描的方法，或者自由形狀特征去建立模型。

UG允許用戶在一個實體設計上使用多個根特征，這樣，就可以分別建立多個主結構，然后在設計后期對它們進行布爾運算。對于能夠確定的設計部分，先造型，不確定的部分放在造型的后期完成。

設計基準（Datum）通常決定用戶的設計思路，好的設計基準將會幫助簡化造型過程并方便后期設計的修改。通常，大部分的造型過程都是從設計基準開始的。

3．零件相關設計

UG允許用戶在模型完成之后再建立零件的參數關系，但更加直接的方法是在造型過程中直接引用相關參數。

困難的造型特征盡可能早實現。如果遇到一些造型特征實現較困難，盡可能將其放在前期實現，這樣可以盡早發現問題，并尋找替代方案。一般來說，這些特征會出現在hollow、thicken、complex blending??特征上。

4．細節特征造型

細節特征造型放在造型的后期階段，一般不要在造型早期階段進行這些細節設計，否則會大大加長用戶的設計周期。

第二章平面連桿機構

2.1 平面四桿機構的基本形式

鉸鏈四桿機構

所有運動副均為轉動副的四桿機構稱為鉸鏈四桿機構，它是平面四桿機構的基本形式，其他四桿機構都可以看成是在它的基礎上演化而來的。選定其中一個構件作為機架之后，直接與機架鏈接的構件稱為連架桿，不直接與機架連接的構件稱為連桿，能夠做整周回轉的構件被稱作曲柄，只能在某一角度范圍內往復擺動的構件稱為搖桿。在鉸鏈四桿機構中，有的連架桿能做整周轉動，有的則不能，兩構件的相對回轉角為360 o的轉動副稱為整轉副。整轉副的存在是曲柄存在的必要條件，按照連架桿是否可以做整周轉動，可以將其分為三種基本形式，即曲柄搖桿機構，雙曲柄機構和雙搖桿機構。

曲柄搖桿機構

鉸鏈四桿機構的兩個連架桿中若一個為曲柄，另一桿為搖桿，則此機構稱為曲柄搖桿機構。曲柄搖桿機構的功能是：將轉動轉換為擺動，或將擺動轉換為轉動。

圖 2-1 鉸鏈四桿機構

(2)雙曲柄機構

鉸鏈四桿機構的兩個連架桿若都是曲柄，則為雙曲柄機構。在雙曲柄機構中，常見的還有正平行四邊形機構（又稱正平行雙曲柄機構）和反平行四邊形機構（又稱反平行雙曲柄機構）。雙曲柄機構的功能是：將等速轉動轉換為等速同向、不等速同向、不等速反向等多種轉動。

圖2-2 平行四邊形機構

圖 2-3 雙搖桿機構 雙搖桿機構

鉸鏈四桿機構的兩個連架桿都是搖桿，則稱為雙搖桿機構。雙搖桿機構的功能是：將一種擺動轉換為另一種擺動。

圖 2-4 雙搖桿機構

圖2-5 鶴式起重機

2.2 鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件

在鉸鏈四桿機構中，有的連架桿能做整周轉動，有的則不能。兩構件的相對回轉角為360o的轉動副為整轉副。整轉副的存在條件是曲柄存 16

在的必要條件，而鉸鏈四桿機構三種基本形式的區別在于機構中是否存在曲柄和有幾個曲柄，為此，需要明確整轉副和曲柄存在的條件。

（1）整轉副存在的條件——長度條件

鉸鏈四桿機構中有四個轉動副，其能否做整周轉動，取決于四構件的相對長度。在鉸鏈四桿機構中，若最長構件長度lmax與最短構件長度lmin之和小于或等于其余兩構件長度之和（其余兩構件長度分別為l1、l2）,則該機構中必存在整轉副，且最短構件兩端的轉動副為整轉副。即整轉副存在的長度條件為

lmax+lmin<=l1+l2 反之，若lmax+lmin>l1+l2，則機構中沒有整轉副。（2）曲柄存在的條件

最短構件與最長構件長度之和小于或等于其余兩構件長度之和。連架桿與機架兩構件中必有一個是四構件中的最短桿。鉸鏈四桿機構基本類型的判別方法

在鉸鏈四桿機構中最短構件與最長構件長度之和小于或等于其余兩構件長度之和時：

a．取最短構件相鄰的構件作為機架，則該構件為曲柄搖桿機構； b．若取最短構件作為機架，則該機構為雙曲柄機構；

c．若取對短構件對面的構件作為機架，則該機構為雙搖桿機構。②當對短構件與最長構件長度之和大于其余兩構件長度之和時，則不論取那個構件作為機架，機構均為雙搖桿機構。

2.3 鉸鏈四桿機構的演化

在實際應用中還廣泛采用者滑塊四桿機構，它是由鉸鏈四桿機構演化而來的，含有移動副的四桿機構，稱為滑塊四桿機構，常用的有曲柄 17

滑塊機構，導桿機構，搖塊機構和定塊機構幾種形式。

（1）曲柄滑塊機構

在如圖所示的曲柄搖桿機構中，當曲柄1繞軸A轉動時，鉸鏈C將往復擺動。設將搖桿3做成滑塊形式，并使其沿原話導軌往復移動，顯然其運動性質并未發生改變；但此時鉸鏈四桿機構已演化為曲線導軌的曲柄滑塊機構。于是鉸鏈四桿機構將變為常見的曲柄滑塊機構。

曲柄轉動中心至滑塊導路的距離e，稱為偏距，若e=0則將其稱為對心曲柄滑塊機構；若e≠0則將其稱為偏心曲柄滑塊機構。

設構件AB的長度為l1,構件BC的長度為l2，則保證桿AB桿成為曲柄的條件是：l1+e≤l2。

曲柄滑塊機構用于轉動與往復移動之間的運動轉換，廣泛應用于內燃機、空氣壓縮機、沖床和自動送料機等機械設備中。

曲柄滑塊機構中，若取不同構件作為機架，則該機構將演化為定塊機構、搖塊機構或導桿機構等。

圖 2-6 四連桿機構的演化

（a）曲柄搖桿機構；（b）曲柄滑塊機構；（c）導桿機構

（2）定塊機構

在圖所示曲柄滑塊機構中，如果將滑塊作為機架，則曲柄滑塊機構便演化為定塊機構。

（3）搖塊機構，如圖所示曲柄滑塊機構中若取2為固定構件，則可得搖塊機構，這種機構廣泛用于液壓驅動裝置中。

（4）導桿機構

如圖所示曲柄滑塊機構中，若取構件1作為機架，則曲柄滑塊機構便演化為導桿機構。機構中構件4稱為導桿，滑塊3相對導桿滑動，并和導桿一起繞A點轉動，一般取連桿2為原動件。當l1＜l2時，構件2和構件4都能做整周轉動，此機構稱為轉動導桿機構。

當l1＞l2時，構件2能做整周轉動，構件4只能在某一角度內擺動，則該機構成為擺動導桿機構。

連桿機構機傳動特點

1.連桿機構中的運動副一般均為低副，因為低副兩元素為面接觸，故在傳遞同樣載荷的條件下，兩元素間的壓強較小，可以承受較大的載荷，而且幾何形狀簡單便于加工制造。

2.在連桿機構中，但原動件以同樣的運動規律運動時，如果改變各構件的相對長度關系，便可使從動件得到不同的運動規律。

3.在連桿機構中，連桿上不同點的軌跡是不同形狀的曲線（特稱為連桿曲線），而且隨著各構件相對長度關系的改變，這些連桿曲線的形狀也將改變，從而可以得到各種不同形狀的曲線，可以利用這些曲線來滿足不同軌跡的要求。

4．連桿機構還可以方便的用來達到增力、擴大行程和實現較遠距離的傳動等目的。

第三章平面四桿機構的基本特性

3.1 四桿機構的極位

曲柄搖桿機構、擺動導桿機構和曲柄滑塊機構中，當曲柄為原動件作整周連續轉動時，從動件做往復擺動或往復移動的左右兩個極限位置稱為極位。

3.2 四桿機構從動件的急回特性

如圖示,四桿機構從動件的回程所用時間小于工作行程所用的時間，稱為該機構急回特性。

圖 3-1 曲柄搖桿機構的急回特性

急回特性用行程速比系數K表示極位夾角θ—— 從動搖桿位于兩極限位置時，原動件兩位置所夾銳角。θ越大，K越大，急回特性越明顯。急回特性能滿足某些機械的工作要求，如牛頭刨床和插床，工作行程要求速度慢而均勻以提高加工質量，空回行程要求速度快以縮短非工作時間，提高工作效率。

3.3 平面連桿機構的傳力特性

傳動角與壓力角：如圖示在機構處于某一定位置時，從動件上作用力與作用點絕對速度方向所夾的銳角α稱為壓力角。壓力角的余角γ（γ=90 o-α）作為機構的傳力特性參數，故稱為傳動角。

在四桿機構運動過程中，壓力角和傳動角是變化的，為使機構具有良好的傳力特性應使壓力角越小越好，傳動角越大越好。

通常規定：

αmax ≤ [α] —— 許用壓力角

或

γmin ≤ [γ] —— 許用傳動角

最小傳動角γmin 出現的位置： 曲柄與機架的兩個共線位置，如圖示同理，曲柄滑塊機構最小傳動角出現在曲柄與導路垂直位置。

圖 3-2 平面連桿機構的傳力特性 3.4 死點位置

當機構在運動過程中，出現傳動角為零時（或壓力角為90°），由于Pt = 0，則無論P力多大，均不能驅動從動件運動。這種“頂死”的現象稱為機構的死點位置。死點出現在兩類機構中:(1)曲柄搖桿機構、曲柄滑塊機構和曲柄導桿機構中，作往復運動的構件為主動件時，曲柄與連桿共線位置會出現死點。

(2)平行四邊形機構中,當主動曲柄與機架共線時，連桿也與輸出曲柄與機架重合，從動件曲柄上傳動角等于零，它將可能朝兩個方向轉動，也稱為死點位置。

第四章 四連桿的三維造型

4.1 機架的三維造型

打開UG5.0，新建文件。點擊新建按鈕，系統彈出文件新建對話框。在名稱文本框中輸入文件名稱jijia；單擊確定，進入建模環境。

圖 4-1 新建對話框

單擊長方體按鈕輸入長度10，寬度288，高度20。

圖 4-2 特征工具欄

圖4-3 長方體對話框

圖4-4 新建長方體

選擇邊倒圓按鈕，輸入半徑10，在長方體兩邊倒圓。

圖 4-5 特征操作工具欄

圖 4-6 邊倒圓對話框

圖 4-7邊倒圓后的長方體

選擇圓柱體按鈕，在長方體兩邊建立兩個圓柱凸臺，輸入高度5，圓的直徑20 24

圖 4-8 圓柱對話框

圖 4-9 在兩端加圓柱體凸臺

選擇圓柱體按鈕，在凸臺上建立兩個圓形孔。

圖 4-10 機架

4.2 連架桿1的三維造型

新建文件系統彈出文件新建對話框。在名稱文本框中輸入文件名稱lianjiagan；單擊確定，進入建模環境。

圖 4-11 新建對話框

單擊長方體按鈕，輸入長度10，寬度200，高度20，單擊確定按鈕。

圖 4-12 長方體對話框

單擊邊倒圓按鈕，在長方體兩邊倒圓，半徑輸入10。

圖 4-13 邊倒圓后的長方體

在一端建立凸臺，高度20，直徑10。如圖4-14

圖 4-14在一端建立凸臺

在另一端建立一個直徑20高度為5的圓柱體，在圓柱體上面建立凸臺，直徑10，高度15。

圖 4-15建立凸臺

圖4-16 連架桿1 4.3 連架桿2的三維造型

1、新建文件系統彈出文件新建對話框。在名稱文本框中輸入文件名稱lianjiagan；單擊確定，進入建模環境。

2、單擊長方體按鈕，輸入長度10，寬度112，高度20，單擊確定按鈕。

3、單擊邊倒圓按鈕，在長方體兩邊倒圓，半徑輸入10。

4、在一端建立凸臺，高度20，直徑10。

在另一端建立一個直徑20高度為5的圓柱體，在圓柱體上面建立凸臺，直徑10，高度15。

圖 4-17 連架桿2 4.4 連桿的三維造型

新建文件，系統彈出文件新建對話框，在名稱文本框中輸入名稱liangan，單擊確定，進入建模環境。

圖 4-18 新建對話框

單擊長方體按鈕，輸入長度10，寬度208，高度20，單擊確定。

圖 4-19 長方體對話框

選擇邊倒圓按鈕，在兩邊倒圓，輸入半徑10。

圖 4-20 邊倒圓后的長方體

在兩邊建立兩個直徑10的孔。

圖 4-21 連桿

第五章 四連桿的虛擬裝配

5.1 進入裝配模塊

1．啟動UG NX，新建一個文件。2．單擊【標準】工具欄中的選擇【裝配】命令，進入裝配模塊。

按鈕，在彈出的下拉菜單中5.2 添加組件機架

在菜單欄中選擇【裝配】【組件】【添加組件】命令，或者單擊裝配工具欄中的按鈕，彈出【添加組件】對話框，如圖所示。單擊按鈕，彈出【部件名】對話框，根據組件的存放路徑選擇組件機架jijia.prt，單擊單擊按鈕，返回到【添加組件】對話框設置定位為“絕對原點”，按鈕，將實體定位于原點，結果如圖所示。

圖 5-1 添加組件對話框

圖5-2 添加機架

5.3 裝配連架桿1 以“配對”的定位方式打開連架桿1組件lianjiagan1.prt，單擊按鈕進入配對條件對話框。

圖5-3 配對條件對話框

單擊配對按鈕選擇如圖5-4所示紅色的面，再選中如圖5-5所示紅色的面，單擊確定按鈕。

單擊 按鈕選擇圖5-6所示的紅色的面，再選中如圖5-7所示的紅

色的面，單擊確定按鈕，最后得到如圖5-8所示

圖 5-4裝配關系

圖 5-5裝配關系

圖 5-6裝配關系

圖 5-7裝配關系

圖 5-8 裝配連架桿1 5.4 裝配連架桿2 同裝配連架桿1，以“配對”方式打開連架桿2組件lianjiagan2.prt，單擊按鈕，裝配結果如圖5-9所示。

圖 5-9 裝配連架桿2 5.5 裝配連桿

同裝配連架桿（1）/(2)一樣以“配對”方式打開連桿組件liangan.prt，單擊配對按鈕，進入配對條件對話框如圖所示，單擊配對類型里面的按鈕，選擇如圖5-11所示的紅色的面，再選中如圖5-12所示的按鈕，再單擊中心

按鈕，選擇如圖5-13所示

按鈕，再單紅色的面，單擊的紅色的面，再選中如圖5-14所示的紅色的面，單擊擊按鈕，選擇如圖5-15所示紅色的面，再選中如圖5-16所示紅色的按鈕，再單擊

按鈕，得到最終裝配圖如圖5-17所面單擊示。

圖 5-10 “配對條件”對話框

圖 5-11裝配關系

圖 5-12裝配關系

圖 5-13裝配關系

圖 5-14裝配關系

圖 5-15裝配關系

圖 5-16裝配關系

圖 5-17 完成的裝配圖

第六章

平面四連桿機構的運動仿真

平面四連桿機構的運動分析，就是對機構上的某點的位移、軌跡、速度、加速度進行分析，根據原動件的運動規律，求解出從動件的運動規律。平面四連桿機構的運動設計方法有很多，傳統的有圖解法、解析法和實驗法。

通過UG NX軟件，對平面四連桿機構進行三維建模，通過預先給定尺，之后建立相應的連桿、運動副及運動驅動，對建立的運動模型進行運動學分析，給出構件上某點的運動軌跡及速度和加速度變化的規律曲線，用圖形和動畫來模擬機構的實際運動過程，這是傳統的分析方法所不能比擬的。

運動仿真是基于時間的一種運動形式，即在指定的時間段中運動，UG的仿真分析過程分3個階段進行：前處理(創建連桿、運動副和定義運動驅動)；求解(生成內部數據文件)；后處理(分析處理數據，并轉化成電影文件、圖表和報表文件)。

6.1 新建仿真

打開運動導航器，在文件名上右擊新建仿真，選擇動力學，單擊確定按鈕

圖 6-1 運動導航器

圖 6-2 環境對話框

6.2 新建連桿

單擊按鈕，打開新建連桿對話框，如圖所示

圖 6-3連桿對話框

選中連桿1，點擊創建連桿loo1，再選中連桿2點擊創建連桿loo2，再選中連桿3點擊擊

創建連桿loo3，再選中連桿4點創建連桿loo4，最后單擊取消。打開運動導航器

在運動導航器里面可以看到新建的四個連桿，在連桿4上面右擊選擇固定連桿，把連桿4設置成固定的。如圖所示

圖 6-4 運動導航器中顯示的連桿

圖 6-5 固定連桿loo4

6.3 創建運動副

考慮到連桿與連桿之間考旋轉副連接均作，將建立4個運動副，其中有2個運動副固定，為了使4個連桿的運動有連貫性，必須在創建運動副時，在各連桿之間建立聯系，使各部件運動結成一個整體。

單擊打開創建運動副對話框，如圖所示，選擇連桿1，創建旋

按鈕創建旋轉副。轉副指定驅動類型為恒定初速度為10單擊 43

圖 6-6 運動副對話框

圖 6-7 設置驅動類型

選擇連桿2，在咬合連桿上打上勾，讓其咬合連桿1，如圖所示。單擊按鈕創建第二個運動副。

圖6-8 創建運動副對話框

選中連桿3，在咬合連桿上打上勾，讓你咬合連桿2。單擊鈕，創建第三個運動副。

按選中連桿3，在連桿3和連桿4咬合的中心建立旋轉副，如圖所示。單擊按鈕，創建第四個運動副。

圖 6-9 運動副對話框

圖 6-10 解算方案對話框

單擊下的通過按按鈕進行解算，設置時間為100，步數為100，勾選步數進行解算，點擊確定進行解算。

經過解算，可對平面四桿機構進行運動仿真顯示及其相關的后處理，通過動畫可以觀察機構的運動過程，并可以隨時暫停、倒退，選擇動畫中的軌跡選項，可以觀察機構的運動過程，還可以生成指定標記點的位移、速度、加速度等規律曲線。

第七章

平面四連桿的運動仿真分析

我們知道，連桿上轉動副為周轉副的條件是：最短桿長度+最長桿長度之和≤其余兩桿長度之和：組成該周轉副的兩桿中必有一桿位最短桿。

分析：由預先給定的連桿長度數據，連桿1長度+機架長度≤其余兩桿長度之和；所以轉動副連桿1和機架之間的轉動副為周轉副，連桿1為曲柄，所以該機構應該為曲柄搖桿機構。點擊運動仿真可以看到連桿正如分析的一樣周轉起來，確實是個曲柄。

7.1 運動副圖表分析

曲柄（連桿1）為原動件，在其轉動一周后，有兩次與連桿2共線，如圖所示。

這時搖桿（連桿3）分別處于兩個被稱為極位的位置，當曲柄以等角速轉動一周時，搖桿將在兩個極位之間擺動，而且較明顯地看到從一個極位到另一個極位要用的時間長，這就是搖桿的急回特性。

擺桿角速度變化

為了用UG定量地說明搖桿的急回特性，可以用UG中的Graphing功能，選定連桿2與連桿3構成的旋轉副，Y軸屬性請求選擇速度，分量選擇角度幅值，即表示角速度，接著點擊確定輸出圖標，即可得出如圖7-3所示圖標。從表可以知道，擺桿從曲柄和連桿重合位置到曲柄和連桿共線位置需要20s，從曲柄和連桿共線到曲柄和連桿重合需要16s，從時間上說明了擺桿的急回特性。

圖 7-3擺桿角速度變化曲線

運動副1的分析

因為機架是固定不動的，所以運動副1的角速度應該為0，如圖所示

圖 7-4 機架的角速度的變化曲線

運動副2的分析

運動副2設置的是恒定角速度為10度/秒，由圖7-5所示可以看出其

角速度為10度/秒

圖 7-5 曲柄的角速度變化曲線

運動副3的分析

圖 7-6 連桿的角速度變化曲線

運動副5的分析

圖 7-7 擺桿角速度變化曲線

從表可以知道，擺桿從曲柄和連桿重合位置到曲柄和連桿共線位置需要20s，從曲柄和連桿共線到曲柄和連桿重合需要16s，從時間上說明了擺桿的急回特性。

7.2 死點位置

當搖桿為主動件進行運動分析時，在如圖所示的兩個位置會出現不能使曲柄轉動的“頂死”現象，機構的這種位置稱為死點。在一些運動中我們應盡量避免這種現象的出現，為了使機構能順利地通過死點而正常運轉，可以采取組合機構或者采用安裝飛輪加大慣性的方法，借慣性作用使機構闖過死點。

第五篇：數控加工仿真實驗報告

數控技術實驗報告

實驗名稱：數控加工仿真系統實驗

實驗日期：2012-1-9

一、實驗目的

1、學會運用計算機仿真技術，模擬數控車床、數控銑床完成零件加工的全過程；

2、在宇龍數控仿真系統中進行加工仿真實驗；

3、為后續的“數控編程實訓”，實地操作數控機床進行數控加工，積累和打下操作技能訓練的基礎。

二、實驗基本要求

1、熟悉并掌握FANUC 0i系統仿真軟件面板操作過程；

2、按給定車削零件圖樣，編制加工程序，在計算機上運用仿真軟件，進行模擬加工；

3、按給定銑削零件圖樣，編制加工程序，在計算機上運用仿真軟件，進行模擬加工。

三、仿真實驗設備

1、待加工零件圖紙參數

2、宇龍數控仿真系統軟件、操作電腦

四、主要操作步驟

第一部分：

1、啟動宇龍數控仿真系統軟件，選擇合適的機床類型，根據待加工圖樣定義毛胚零件，正確裝夾毛胚零件并安放在機床。

2、選擇合適的加工刀具。

3、激活機床。檢查急停按鈕是否松開，若未松開，點擊急停按鈕，將其松開。按下操作面板上的“啟動”按鈕，加載驅動，當“機床電機”和“伺服控制”指示燈亮，表示機床已被激活。

4、機床回參考點。在回零指示狀態下選擇操作面板上的X軸，點擊“+”按鈕，使X軸回零，回零后相應操作面板上“X原點燈”的指示燈變亮，同時LCD上的X坐標變為“0.000”。相應的調整機床依次使Y，Z軸回零。機床回零結束后LCD顯示的坐標值（XYZ：0.000,0.000,0.000），操作面板指示燈亮為回零狀態。機床運動部件（銑床主軸、車床刀架）返回到機床參考點。

5、對刀，實驗中選用剛性芯棒進行對刀。剛性芯棒采用檢查塞尺松緊的方式對刀，同時將基準工具放置在零件的左側（正面視圖）對刀方式。

6、X軸方向對刀：點擊機床操作面板中手動操作按鈕，將機床切換到JOG狀態，進

（4）按LCD畫面軟鍵【操作】，再點擊畫面軟鍵，再按畫面【READ】對應軟件；（5）在MDI鍵盤在輸入域鍵入文件名：O1111；

（6）點擊[EXEC]對應軟鍵，直接導入數控程序：O1111，并在LCD屏顯示。

6、仿真零件加工程序代碼如下： O1111;G54 G00 X-10.Y-10.Z100.;T01;M03 S500;G43 G00 Z5.H01;G01 Z-2.F100;G41 G01 X0.Y-5.D01;Y40.;X40.Y60.;G02 X80.Y20.R40.;G02 X60.Y0.R20.;G01 X-5.;G40 G00 X-10.Y-10.;G49 G00 Z100.M05;M30;

7、仿真零件加工圖樣如下：