基于UG的四连杆机构的运动分析仿真[1]

第24卷第4期轻工机械Vol. 24,No. 4.2006年12月L ight IndustryMachineryD ec. , 2006[研究·设计]基于UG的四连杆机构的运动分析仿真沈庆云,沈自林(图章注释新建图章 sun2008-9-27 17:58:05空白)(佛山科学技术学院,广东佛山528000)0 引言机构的运动分析,就是对机构的位移、轨迹、速度、加速度进行分析,根据原动件的运动规律,求解出从动件的运动规律。

由于机构的复杂性,用传统的方法分析机构的运动非常费时,且精度低。

本文以世界著名的CAD .CA E.CAM系统U nigraphics (简称U G )软件为工具,用计算机模型代替机构的实际模型,通过求解计算机模型,获得精确的机构运动参数,用图形和动画来模拟机构的实际运动过程,这是传统的分析方法所不能比拟的。

在UG的机构仿真模块(U G ScenarioforM otion)中嵌入求解器ADAM SKinem atics,可以对二、三维机构进收稿日期: 2005210231行复杂的运动学、动力学分析及设计仿真,分析产品的临界位置、反作用力、速度及加速度。

摘要:利用基于UG的机构运动分析模块,详细介绍了一套完整的四连杆机构的参数化建模设计、运动副的创建与运动仿真。

关键词:参数化建模;连杆机构;运动仿真中图分类号: TH 122 文献标志码:A 文章编号: 100522895 (2006) 04200742021 四连杆参数化建模与装配在这里预先设定四连杆的长度数据及几何造型如表1所示。

将表1各组件装配,即可形成1个四连杆机构(如图1)。

在计算机中创建连杆机构,将连杆1、连杆2、连杆3和机架分别创建成连杆。

图1 四连杆机构表1 四连杆基本参数2 创建运动副(J oints )考虑到所有连杆均作旋转运动,将建立4个旋转副,其中有2个旋转副与地固定(只要将机架设成与地固定即可实现)。

为了使4个连杆的运动有连贯性,必须在创建运动副时,在各连杆之间建立联系(旋转副2受连杆1约束,旋转副3受连作者简介:沈庆云(1964-) ,男,安徽芜湖人,博士,副教授。

主要从事数字化设计与制造的教学和科研。

Study on VersionManagement of Three-dismension Drawing for PDM SystemL IAO Zhi2jiang, HUANG Xiao 2w en(School ofMechantronicEngineering,WuhanUniversity of Technology,Wuhan 430070, China)Abstract:Thefile isregardedasthekeyof themanagementobjectof thecurrentProductDataManagementwhichmanagesallkindsofdata,containsCADmodels,documentsand soon.Versionmanagement isaimedattw o2dismensiondrawingusually. ThispaperanalysesthecharacteristicsofversiondatainPDM ,and suggests anew VersionManagementstrategy forthethree2dismension draw ing according to their integration. This strategyhasbeenimplementedinaPDM system andusedbysmallandmedium 2sized companies. The feed back from usersindicates that the strategy is effective.Key words:PDM ;workflow ;versionmanagement; integration. 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. [研究·设计] 沈庆云,等基于UG的四连杆机构的运动分析仿真·75·杆2约束),使各部件运动结成一个整体,如图2所示。

图3 曲柄连杆重合3 定义运动驱动(Motion Driver)为了进行运动分析,将驱动设四连杆运动副创建图2成恒定驱动(Constant Driver),每秒10°,分72步,作360°的运动分析。

图4 曲柄连杆共线我们知道,连杆上转动副为周转副的条件是:最短杆长度+最长杆长度≤其余2杆长度之和;组成该周转副的2杆中必有1杆为最短杆。

分析:如表1所示数据,连杆1长度+机架长度≤其余2杆之和,所以转动副A为周转副,连杆1应为曲柄,图1所示机构应为一个曲柄摇杆机构。

点击运动仿真,使连杆1(原动件)以10°.s的速度转动,可以看到连杆1正如分析一样周转起来,确实是一个曲柄。

3. 1 急回运动如图1所示曲柄AB (连杆1)为原动件,在其转动一周后,有2次与连杆2共线,状态如图3、图4所示。

图5 摆杆运动状态所示。

通过A nalysis →A ngle功能可测得C 1D与C 2D之间的夹角(称为摆角<)为70147463204109°以等;当曲柄AB角速度(X)= 10°.s顺时针转动一周时,摇杆将由位置C 1D摆到C 2D(图3所示位置),再由位置C 2D回到C 1D (图4所示位置),而且较明显地看到从C 2D到C 1D的过程比从C 1D到C 2D的过程要用的时间长,这是摇杆急回运动的性质。

3. 2 摆杆角速度变化为了用UG定量地说明摇杆的急回特性,可以利用M otion中的Graph ing功能,选定连杆2与连杆3CD分别处于C 1D和构成的旋转副, Y轴属性选择速度C 2D这2个称为极位的位置,如图5(V elocity ) ,值(V alue )选择角度,即表示角速度,接着点击“OK”输出图表,即可得出如图6所示图表。

从图表可以知道,从C 2D到C 1D需要40步,而C 1D到C 2D仅需32步,明显地后者需要时间短一些,从数量上说明了摆杆的急回特性。

图6 摆杆角速度变化曲线4 死点如图1所示,当以摇杆为主动件进行运动分析时,在图示3与图示4的2个位置,U G分析器提示卡死(ADAMS solver lockup ),即出现了不能使构件AB转动的“顶死”现象,机构的这种位置称为死点。

在一些运动中我们应尽量避免这种现象的出现,为了使机构能顺利地通过死点而正常运转,可以采取组合机构或者采用安装飞轮加大惯性的方法,借惯性作用使机构闯过死点。

参考文献:[1] 孙桓.机械原理[M ].北京:高等教育出版社, 2001.[2] 胡小康. UGNX2运动分析培训教程[M ].北京:清华大学出版社, 2005.[3] 纪名刚.机械设计[M ].北京:高等教育出版社, 2001.[4] 吕守祥.基于U nigraphics凸轮机构动力学仿真[J ].轻工机械, 2004 (3) : 46-48.[5] 杨金堂,孙亮波,孙建益,等.基于ê级杆组的连杆机构构成及运动仿真研究[J ].轻工机械, 2006, 24 (1): 65-68.TheAnalysisSimulation forMovementof Four-l ink-leverM echan ism Ba sed on UGSHEN Q ing2yun, SHEN Zi2lin(FoshanUniversity,Foshan 528000, China)Abstract:With thehelpofthemoduleformechanicalmovementanalysisbasedonUG, param etric m odeling ,setting up of jointsandmovementsimulationof acompletesetof linklevelhavebeenpresented indetail.Key words:parametricmodeling; link levelmechanism ;movement simulation. 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 。