ugnx运动仿真笔记.docx

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ugnx运动仿真笔记

第一章运动仿真根底

运动仿真是NX数字仿真中的一个模块，它能对任何二维或三维机构进行复杂的运动学分析、静力分析，使用运动仿真的功能赋予模型的各个部件一定的运动学特性，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。

什么是运动分析

NX运动仿真模块用于建立运动机构模型，分析模型的运动规律。

通过运动仿真能完成以下内容：

∙创立各种运动副、传动机构、施加载荷等。

∙进行机构的干预分析、距离、角度测量等。

∙追踪部件的运动轨迹。

∙输出部件的速度、加速度、位移和力等图表。

运动仿真的实现

实现运动仿真的5个根本步骤如下：

∙建立一个运动仿真文件〔motion，后缀为sim〕。

∙进行运动模型的构建，设置每个零件的连杆特性。

∙设置两个连杆间的运动副和添加载荷、传动副等。

∙进行运动参数的设置，提交运动仿真模型数据，解算运动仿真。

∙运动分析结果的数据输出。

执行运动分析

仿真运动机构有3种解算方案：

常规驱动、关节运动和电子表格驱动，具体含义如下：

∙常规驱动：

是基于时间的一种运动形式。

机构在指定的时间和步数进行运动仿真，它是最常用的一种驱动。

∙关节运动：

是基于位移的一种运动形式。

机构在指定的步长和步数时行运动仿真。

∙电子表格驱动：

其的功能和关节运动、常规驱动一样，使用电子表格作为某个运动副的驱动，例模型的运动按照指定的时间和动作完成。

完成解算后运动仿真模型，分析结果能以5种形式输出。

∙动画输出：

以时间和步长的形式使模型运动起来。

∙图表输出：

对机构仿真的结果生成直观的电子表格数据，比方：

位移、速度、加速度。

∙填充电子表格：

记录运动仿真驱动运动副时间、步数到电子表格

∙创立序列：

控制一个装配运动仿真文件的装配和拆卸顺序。

∙载荷传递：

以电子表格的形式分析零件在运动仿真过程中的受力情况。

名称含义：

∙连杆：

是连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。

∙运动副：

作用是将机构中的连杆连接在一起，并定义规定的动作，常用的运动副

如下：

旋转副、滑动副、圆柱副、固定的、球面副、平面的。

∙传动副：

作用是改变机构扭矩的大小、转速等。

它包含齿轮、齿轮齿条副和线缆副3种。

∙

∙约束：

约束命令可以指定两对象的连接关系，它包含点在曲线上、线在线上副、点在曲面上3种类型。

∙

∙连接器：

连接器可以对两个零件之间进行弹性连接、阻尼连接、定义接触。

∙载荷：

对物体施加的力，包含标量力、矢量力、标量扭矩和矢量扭矩4种类型。

∙运动分析：

对运动仿真进行分析如:

动画输出、图表输出等。

第二章连杆、质量及材料

连杆的定义

连杆〔Link〕是连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。

质量特性

调用材料

定义材料

第三章运动副

运动副的作用就是将机构中的连杆连接在一起，作为一个有机整体进行运动。

为了让机构做规定的动作，必须使用运动副连接协调运动。

NX运动仿真模块提供了15种类型的运动副，根据是否存在驱动和使用频率分类如下：

∙包含驱动：

旋转副、滑动副、圆柱副。

∙不包含驱动：

固定副、螺旋副、球面副、平面副、万向节副。

∙不包含驱动不常用：

恒定速度、点重合、共线、共面、方位、平行、垂直。

创立咬合连杆

连杆指定运动付后，不仅自身可以运动，有时还能伴随其他的连杆运动。

此种情况称为咬合连杆。

咬合连杆考前须知如下：

∙不创立咬合连杆时，运动副相对地面约束运动〔固定在指定点运动，不会随重力掉下）。

∙如果杆之间装配好，需要相对于第二个连杆运动。

第二个连杆可以不指定原点和方位。

∙如果连杆之间没有装配好，可以勾选【咬合连杆】复选框，指定第二个连杆的原点和方位。

在运动仿真动画播放时会装配在一起。

固定副

旋转副

滑动副

柱面副,可以定义两个驱动一个旋转一个平移。

球面副

万向节副

平面副

螺旋副

第四章传动副

创立传动副

∙传动副的作用是改变扭矩的大小、控制输出力类型等。

齿轮副、齿轮齿条副、线缆副是建立在根底运动副之上的运动类型，因此传动副没有驱动可以加载。

组成传动副的根底运动副分别如下：

∙齿轮副：

由两个旋转副组成

∙齿轮齿条副：

由一个旋转副和一个滑动副组成。

∙线缆副：

由两个滑动副组成。

齿轮副

齿轮副的特点如下：

∙齿轮副不能定义驱动，如果需要驱动可以在其他运动副上定义。

∙齿轮副除去了两个旋转副的一个自由度，其中一个旋转副要跟随另一个旋转副转动，因此需要定义啮合点，以确定它们的传动比。

∙两旋转副的轴心可以不平行，即能创立锥齿轮。

成功创立齿轮副的条件是：

两个旋转副或圆柱副全部为固定的或自由的，且不在同轴的情况下才能创立齿轮。

齿轮齿条副

齿轮齿条副的特点如下：

∙齿轮齿条副不能定义驱动，如果需要驱动需要在旋转副或滑动副内定义。

∙齿轮齿条副除去了两个运动副的一个自由度，其中一个运动副要跟随另一个运动副传动，因此需要定义啮合点，以确定它们的传动比。

线缆副

线缆副的特点如下：

∙线缆副不能定义驱动，如果需要驱动需要在其中一个滑动副内定义

∙线缆副除去了两个自由度。

∙线缆副比值默认为1：

1，如果为正值那么两滑动副的方向一致，如果为负值那么两滑动副的方向相反。

∙线缆副的速度和比值有关，如果比值大于1，那么第一个滑动副比第二个滑动副速度快；如查比值小于1，那么第二个滑动副比第一个滑动副速度快。

第5章约束

约束命令可以指定两对象的连接关系，它包含点在曲线上、线在线上、点在曲面上3种类型。

创立约束

点在曲线上

点在曲线上特点如下：

∙点在曲线上不能定义驱动

∙点在曲线上去掉了对象的2个自由度，物体可以沿曲线移动或旋转。

∙点在曲线上运动必须接触，不可以脱离。

点在曲线上类型可以将不在线上的点装配在一起运动。

根据对象是否为连杆一共有3种类型，具体含义如下：

固定点：

点自由移动，线固定。

固定线：

线自由移动，点固定。

无约束：

点自由移动，线自由移动。

线在线上

线在线上特点如下：

∙线在线上不能定义驱动。

∙线在线上去掉了对象的2个自由度，物体可以沿曲线移动或旋转。

∙线在线上不能定义方向，两对象之间的公线线是运动副的X轴。

∙线在线上运动必须接触，线与线之间的运动时始终为相切关系。

点在曲面上

点在曲面上的特点如下：

∙点在曲面上不能定义驱动。

∙点在曲面上去掉了对象的3个自由度，物体可以沿曲面移动或旋转。

∙点在曲面上运动必须接触，点与曲面之间的运动时始终保持相切。

∙点在曲面上解算需要的时间要比其他的类型慢很多。

第6章力的创立

载荷

的载荷包含了标量力、矢量力、标量扭矩、矢量扭矩4个命令。

标量力

标量力是有一定大小并通过空间直线方向作用的力。

一般情况下定义标量力〔或其他力〕分为三个步骤：

〔1〕选择要施加力的连杆，非连杆对象不能被选中。

〔2〕定义力的原点，力的方向为第二点到第一点的方向。

〔3〕定义力的大小，可以使用恒定或者XY函数编辑器输入值。

创立标量力的注间要点如下：

∙标量力的方向通过它的起点和终点推动。

∙如果需要使用反作用力，需要在“根本〞选项卡选择第二个连杆。

∙标量力的方向只是代表了初始的方向，在整个运动过程中方向是不断变化的。

∙所有标量力、矢量力在整个分析过程中都会影响机构的运动。

矢量力

矢量力是有一定大小和方向作用的力。

与标量力一样，矢量力可以改变物体的运动状态，它和标量力的区别在于施加力的方向相对物体始终不变。

矢量力一共有两种类型：

∙组件：

不需要指定方位。

以绝对坐标系为参照分别在X、Y、Z上输入力的大小，力的大小和方向通过各轴上的分力合成。

∙幅值和方向：

需要指定方位，以确定力在对象上的方位，因此力的大小只有一项。

创立矢量力注意要点如下：

∙矢量力和标量力的创立在操作步骤上略有不同，不需要指出不动的原点，只需要指出施加力的点就可以了。

∙如果要明确力的方向请不要使用组件类型，而是使用幅值和方向。

∙矢量力的原点是力的作用点，需要明确的定义。

∙如果需要使用反作用力，需要在“根本〞选项卡选择第二个连杆。

矢量扭矩

矢量扭矩同标量扭矩一样使物体旋转运动。

标量扭矩只能施加在旋转副上，而矢量扭矩那么是施加在连杆上，并可以定义反作用连杆。

矢量扭矩一共有两种类型：

∙组件：

可以在一个或多个轴上定义扭矩。

∙幅值和方向：

用户自定义一个轴上的扭矩。

重力与摩擦力

在中重力始终存在，而摩擦力那么可忽略，也可开启。

重力

摩擦力

在能够定义滑动摩擦力和静摩擦力。

1.滑动摩擦力

当一个物体在另一个上作相对滑动时，受到阻碍相对滑动的力为滑动摩擦力。

2.静摩擦力

滑动摩擦力是物体滑动的时候发生的，如果有力在作用于物体时，但是物体保持静止状态，此时摩擦力的大小和推力相等、方向相反，称为静摩擦力。

3.创立摩擦力

摩擦力没有专门的对话框可以执行，创立摩擦力可以在运动副、接触器等进行。

在内摩擦力除静摩擦、动摩擦参数外还有静摩擦过渡速度、最大静摩擦变形、静摩擦系数、动摩擦系数等。

它们的含义如下：

∙静摩擦过渡速度：

当物体从静摩擦完全过渡到动摩擦时，物体的切向速度。

静摩擦过渡速度默认为

∙最大静摩擦变形：

到达最大静摩擦时物体的变形量，最大静摩擦变形默认为0.01.

∙静摩擦系数：

当物体由静止到滑动时的摩擦系数。

∙动摩擦系数：

当物体滑动时的摩擦系数。

第7章连接器

连接器可对零件进行弹性连接、阻尼连接、定义接触。

它包含弹簧、衬套、阻尼、2D接触、3D接触。

7.1弹性连接

弹性连接主要包含弹簧和衬套，它们都可以对作用力进行缓冲，使速度、动量等逐渐变小，在现实中可以减少对物体的变形。

弹簧

弹簧在中变形有两种情况：

弯曲变形和扭转变形。

弹簧力

在NX中弹簧用于施加力和扭矩，在动动仿真内能对连杆、滑动副、旋转副施加弹簧力。

弹簧力是位移和刚度的函数。

1.位移

弹簧在自由状态下没有任何形变时，弹簧的作用力为零。

当拉长或缩短时发生形变时，产生和位移正比的力，弹簧的形变单位如下：

∙拉伸弹簧：

毫米〔mm〕或英寸〔in〕。

∙扭转弹簧：

度〔degerr〕或弧度〔radians〕

创立弹簧力并不需要创立弹簧模型，而是以符号的形式标记，它和矢量力、标量力一样只是力的一种。

2.刚度

在相同的形变下，弹簧越粗、材料性能越好它所产生的弹力就越大。

弹簧粗细、材料性能可以定义弹簧的刚度，刚度越大那么弹簧力越大。

弹簧刚度的单位如下：

∙拉伸弹簧：

牛顿每毫米〔N/mm〕或磅每英寸〔lbf/in〕。

∙扭转弹簧：

牛顿毫米每弧度〔N*mm/radian〕或英寸磅力每度〔lbf*in/radians〕。

7.1.6衬套

衬套是定义两个连杆之间的弹性关系机构对象，衬套类似于骨骼的骨关节。

骨关节之间有一定的弹性和韧性，可以在一定范围内转动、拉伸和缩短。

在仿真运动中衬套用于建立柔性的运动副，或给机构加一些约束、补偿自由度。

1.衬套的自由度

2.衬套的类型

衬套分为两个类型：

柱坐标和常规，具体的含义如下：

∙柱坐标衬套：

需要定义4种运动类型和刚度、阻尼系数，一共8个参数。

∙常规衬套：

需要定义X、Y、Z的平移和旋转和刚度、阻尼、载荷系数，一共18个参数。

阻尼连接

阻尼类似于摩擦力

7.2.1阻尼

阻尼是运动机构的命令，它和一般的滑动摩擦力不同的是阻力不是恒定的。

阻尼力对物体的运动起反作用力。

作用务和物体运动的速度有关，方向和物体运动方向相反。

7.3接触单元

7.3.12D接触

2D接触是二维平面中的接触命令，它的约束与线在线上副命令一样，比线在线上副更能精确地描述机构的运动，能定义摩擦、阻尼等，甚至还允许别离。

2D接触的参数比拟多，具体含义如下：

∙刚度：

物体穿透材料