12 UG NX运动仿真基础

项目

1 平面四连杆的运动仿真

学习目标

? 了解NX运动仿真的特点与应用 ? 进入运动仿真模块

? 了解运动仿真模块的常用工具条的应用 ? 了解运动仿真的一般步骤 ? 能够创建连杆并指定固定连杆 ? 能够创建运动副 ? 能够为运动副指定驱动 ? 能为运动仿真设置解算器 ? 能运用动画工具查看仿真结果

UG NX机械结构设计仿真与优化

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项目1 平面四连杆的运动仿真

1.1 平面四连杆的机构原理与运动要求

平面四连杆机构是一种常用的结构，而所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。

在平面四连杆中，选定其中一个构件作为机架之后，直接与机架连接的构件称为连架杆，不直接与机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的构件被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的构件称为摇杆。在铰链四杆机构中，有的连架杆能做整周转动，有的则不能，两构件的相对回转角为360°的转动副称为整转副。整转副的存在是曲柄存在的必要条件，按照连架杆是否可以做整周转动，可以将其分为3种基本形式，即曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。铰链四杆机构的两个连架杆中若一个为曲柄，另一杆为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的功能是：将转动转换为摆动，或将摆动转换为转动。

如图1-1所示，图中由4个杆件组成了一个曲柄摇杆机构。杆件L1、L2、L3、L4在端点位置A、B、C、D处分别铰接，形成铰链四杆机构，其中L4为固定的机架，L1为连杆，L2为曲柄，L3为摇杆。L2可以做整周的转动，而L3只能做摆动。

图1-1 曲柄摇杆机构

平面四连杆的机构进行运动仿真时，需要进行以下操作。 （1）创建4个杆件的零件模型。

（2）创建装配文件，将各个杆件装配到一个装配文件中。 （3）进入运动仿真模块，并创建运动仿真。 （4）将4个杆件定义为连杆。

（5）将机架零件的连杆指定为固定连杆，不允许移动或旋转。 （6）在两个连杆的连接部分创建旋转副，并且必须要注意其方位一致。 （7）需要在曲柄与机架连接的旋转运动副上增加旋转驱动。 （8）指定解算方案进行解算。 （9）查看运动仿真的动画结果。

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UG NX机械结构设计仿真与优化

1.2 UG NX运动仿真基础

1.2.1 UG NX运动仿真的特点与应用

NX软件是Siemens PLM Software 的重要组成部分，其前身为 Unigraphics NX（简称UG NX），因而习惯上仍称为UG NX。NX包含一整套的 CAD、CAM 和 CAE 软件应用程序，涵盖了整个数字化产品开发过程，具有强大的设计、加工、分析能力。在汽车、机械、航天、航空、家电、医疗仪器和模具等制造业中得到广泛的应用。

NX运动仿真（NX/Motion）是NX/CAE模块中的主要部分，能对二维或三维机构进行复杂的运动学分析、动力分析和设计仿真。通过NX的建模功能建立一个三维实体模型，利用运动仿真功能可以给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系即可建立一个运动仿真模型。NX/Motion 的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性分析工作，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到大量运动机构的运动参数。通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，可以指导对运动机构进行优化设计。

传统机械设计中，设计者仅仅是做出二维的零件图或二维的装配图，无法准确地预测出机构在运行过程中各零件是否干涉、驱动力是否满足、运动部件的行程能否达到要求等细节问题。若设计者对机构在运转中的情况停留在理论计算以及自己对机构的分析评估上，在此条件下设计的机构不免会存在各种隐患和漏洞。制造完成的机构在运行中可能会面临各种问题，而需要对机构某部件再次进行设计或改进，影响了工作效率。在机械设计过程中引入运动仿真功能可以直接避免上述问题，设计者可对仿真中发现的问题进行相应的处理，同时也能够为用户提供更加直观、更有说服力的动画产品演示。

1.2.2 进入运动仿真模块

要进行运动仿真，先要进入NX运动仿真的主界面。通常是在打开主模型之后再进入仿真模块。

1．选择运动仿真模块

在NX的主界面中选择【开始】|【运动仿真】命令，将进入运动仿真模块，如图1-2所示。

注意：如果当前模型未保存，或者保存后做过更改，系统将提示是否保存当前文件，如图1-3所示。

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