基于UG的螺旋千斤頂模型運動仿真

曹寧波++熊娟

摘 要： 本文在對螺旋千斤頂結構部件進行建模的基礎上，介紹了利用UG運動仿真模塊對該機構模型進行運動仿真的分析方法和具體步驟，分析該機構在運動過程中的情況，為該機構的優化設計提供重要依據。

關鍵詞： UG 螺旋千斤頂 運動仿真

運動分析用于建立運動機構三維模型，分析其規律。運動分析模塊會自動復制主模型的裝配文件，并且制訂一系列不同的運動分析方案。每個運動分析方案均可獨立修改，而不會影響裝配模型。千斤頂是一種常用的小型起重工具，廣泛應用在鐵路、建筑和汽車維修等方面。在三維建模的基礎上，利用UG運動仿真分析模塊進行機構的運動仿真分析，能夠展現機構的實際運動過程和運動軌跡，能夠直觀地表現機構的運動，確定設計上的合理性。UG的運動分析模塊實現機構的運動仿真，為下一步做結構分析、有限元分析、強度分析及優化設計打下良好基礎。本文主要以螺旋千斤頂為研究對象，利用UG/modeling模塊對其各部件進行三維實體建模后，通過UG/Motion模塊對螺旋千斤頂機構進行相關的運動仿真分析，最后得出運動過程。

1.UG運動仿真模塊簡介

UG運動仿真模塊可以進行機構的干涉分析，可以跟蹤零件的運動軌跡，分析機構中零部件的速度、加速度、作用力及反作用力和力矩等。運動仿真模塊的分析結果可以指導修改零件的調整零件的材質或結構設計，其設計更改可以反映直接反映到裝配主模型中。

2.仿真方案的創建

運動仿真方案的創建是進行運動仿真的關鍵。創建模型仿真，首先需要確定各零件部件之間的靜態關系，對連桿進行運動仿真定義。根據裝配模型建立一個新的仿真模型時，仿真模塊會自動將裝配模型中的一個個零部件（Part），映射成仿真模型中的連桿（Link），而且會選擇一個連桿為接地連桿。因此，首先要定義仿真模型的連桿。

（1）創建連桿（links）L001。打開事先已經創建的螺旋千斤頂裝配模型，如圖1所示。單擊運動工具條上的【連桿】按鈕，打開連桿對話框，在視圖區選擇底座的中心直線為連桿，由于直線沒有質量、體積，可以自定義以上中心直線的質量、體積。在連桿對話框中，單擊質量和慣性標簽，打開【質量和慣性】選項卡。在【質量和慣性】選項卡中，單擊【質心】按鈕，選擇底座中心線上一點為原點。在質量，Ixx，Iyy，Izz，文本框中分別輸入數值10，如圖2所示，單擊【應用】按鈕，完成連桿L001的創建。

（2）創建連桿（links）L002。單擊運動工具條上的【連桿】按鈕，打開連桿對話框，在視圖區選擇起重螺桿，旋轉桿，頂蓋，螺釘，作為連桿L002，如圖3，“質量屬性”選項選擇自動，單擊確定，完成連桿L002的創建。

（3）添加運動副。運動副是要確定各零件之間的動態關系，定義運動副的運動仿真，利用裝配模型建立仿真模型，仿真模塊會自動將裝配模中的約束運動仿真模型中。單擊運動工具欄中的【運動副】按鈕，選擇連桿L001，在“類型”下拉列表中選擇滑動副，指定原點為連桿L001上的一點，指定方向為Z軸正向。單擊運動副對話框中的【駕駛員】標簽，點擊“平移”選項卡，在下拉列表中選擇“恒定”選項，在“初速度”文本框中輸入數值10，如圖4所示，單擊【應用】按鈕，完成滑動副的創建。

單擊運動工具欄中的【運動副】按鈕，打開運動副對話框，類型選擇“螺旋副”選項，在“選擇連桿”選項，選擇事先設定的連桿L002。在“指定原點”選項，選擇起重螺桿中心線的一點。在“指定方位”選項，選擇Z軸正方向為指定放心。單擊“基本標簽選項卡”里的【選擇連桿】按鈕，選擇連桿L001，完成咬合連桿的設定。在設置選項卡里，螺紋模數比一欄輸入數值-2。單擊【確定】按鈕，完成螺旋副的設置。

（4）定義運動驅動，完成解算方案。單擊運動工具欄中的【解算方案】按鈕，彈出結算方案對話框，在“結算方案類型”選項中選擇“常規驅動選項”，在“分析類型”選項中，選擇運動學/動力學選項，在時間文本框中輸入數值2，步數文本框中輸入數值100。如圖5所示。在重力選項卡中，選擇重力方向為豎直向下，重力常數為默認值，求解器參數數字阻尼設置為1.0，最大迭代次數設置為50，單擊【應用】按鈕，關閉解算方案對話框，完成解算。單擊運動工具欄中的【動畫】按鈕，在彈出的動畫對話框中，單擊播放按鈕，機構模型開始做仿真運動，得到不同時刻的狀態，如圖6。

3.結語

通過UG/Motion模塊進行的運動仿真，使人們能夠直觀地看到運動構件的運動過程，能夠解決機構的運動學問題，以實現比較精確的仿真效果，體現出了三維輔助設計的先進優勢，而這些是傳統二維設計不能做到的，縮短了產品的設計周期，降低了研發成本，對提高產品的品質和優化有極大幫助。按照傳統的設計方法，許多分析必須等到物理樣機做出來之后進行，例如干涉檢查。這樣不但會造成設計周期過長，而且會造成大量資金的浪費。

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