1、1浅谈基于 UG 凸轮机构的运动仿真Xxx（xx大学 xx学院 江苏xx xxxxx）摘 要：介绍如何利用 UG 软件来完成凸轮机构设计和运动仿真。应用 UG 的表达式工具和规律曲线功能, 精确、快速地生成凸轮实体, 应用 UG 的运动仿真功能, 再现凸轮机构的运动过程, 检验机构的运动结果是否与设计相一致, 以保证设计的准确性。1关键词: UG ；凸轮；机构；运动仿真；参数化Discussion on the dynamic simulation of cam mechanism based on UGxxxxx(UGS College, Yancheng Institute of Tech
2、nology, Yancheng, Jiangsu 224051)Abstract: This article introduces how fulfills the design of the cam mechanism and the motion simulation by UG software. Using the expression tool and the law curve of UG software, the cam entity can be produced precisely and fast. Using the motion simulation of UG s
3、oftware, the whole process of the cam mechanism can reappeared. Whether the result of the movement is consistent with the design can be examined.Key words: UG; Cam ;mechanism;Motion simulation;Parametric0 引言 凸轮机构因具有结构简单、运动准确可靠等优点，在机械和自动控制系统中被广泛应用。凸轮机构设计的关键在于凸轮轮廓曲线的设计，通常的方法是根据从动件的运动规律，应用图解法或解析法来设计凸轮轮
4、廓曲线。图解法直观、简便，但精度不高，解析法精确但计算繁杂，也不能满足现代设计的需要。UG 是大型的 CAD/CAE/CAM 三维软件，可利用其建模模块的表达式工具和规律曲线等功能，结合解析法进行凸轮机构的三维设计，还可在运动仿真模块中进行运动仿真和运动分析。21 UG 运动仿真模块介绍运动仿真模块是 CAE 应用软件，用于建立运动机构模型，分析其运功规律运动方针。运动仿真模块可以进行机构的干涉分析。跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、2作用力、反作用力、和力矩等。根据这些分析结果可以指导修改零件的结果设计或调整零件的材料。分析结果可以用来指导零件结构的设计优化。UG 运动仿真和
5、分析分3 个阶段进行:（1）前处理阶段: 创建分析方案, 通过分析方案得到的信息生成内部的ADAMS 输入数据文件, 再传送到ADAMS 解算器。（2）求解阶段: ADAMS 解算器处理输入数据, 并生成内部的ADAMS 输出数据文件, 再传送到运动分析模块中。（3）后处理阶段: 运动分析模块解释ADAMS 的输出数据文件, 并转化成动画、图表及报表文件。2 凸轮运动规律分析及轮廓曲线方程2.1 运动规律分析已知从动件的运动规律为： 当凸轮转过 =600 时，从动件以等加速等减速运动规律上升 h=10mm；凸轮再转过 =1200，从动件停止不动；当凸轮再转过 =600 时，从动件以等加速等减速
6、运动规律下降 h=10mm；其余 s=1200，从动件静止不动。 已知基圆 r b=50mm，滚子半径r=10mm，凸轮厚度 10mm。凸轮以等角速度顺时针转动，试设计凸轮机构，并输出从动件运动规律。4（1）推程阶段等加速部分：等减速部分：（2）远休止阶段rb=50mm S3 = h（3）回程阶段（4）近休止阶段rb=50mm S6=022601*10s 221601*hs 03由2222 )60()( 6由 2225 )60(1*)(hscos)(inryxbB32.2 建立表达式方程图1 表达式方程2.3 绘制凸轮理论轮廓曲线执行“规律曲线”命令，选择“根据方程”方式，分别定义各段曲线的坐
7、标x, y, z，最后形成的凸轮理论轮廓曲线。3如图：4图 2 凸轮理论轮廓曲线S3 = h3 用 UG 进行凸轮机构运动仿真和运动分析3.1 创建连杆(Links) 和运动副(Joints)进入 UG 运动模块, 新建运动分析方案。为此方案创建 2 个连杆: L001(凸轮)、L002(尖顶从动件) 和 3 个运动副: 凸轮与地固定的旋转副 J001, 尖顶对轮廓曲线的点在线上副 J002,尖顶从动件对于凸轮的滑动副 J003。73.2 定义运动驱动(Motion Driver)运动驱动驱动机构运动, 为旋转副J001，选择恒定驱动( Constant Drive), 并设定驱动参数, 使凸
8、轮以36度/秒的速度匀速转动。3.3 运动仿真选择运动仿真( Animation) 图标即启动运动仿真分析过程。在分析选项对话框中选择机构运动21601*hs 22222 )60(1*)(2246010s 2225 )(1*)(5学/机构动力学分析,时间设为 10s(凸轮旋转 1 周), 步数为 360 步, 即凸轮每转 1b 分析模型的运动状况。启动 ADAMS 解算器, 进行运动分析。运动分析完成, 运动仿真对话框自动弹出, 可以选择全程或单步的方式来进行运动仿真, 即以动画来表现机构的运动过程。仿真的结果也可以以图表( Graphing) 的形式绘出, 它反映了滑动副 J003, 即尖顶
9、从动件位移、速度、加速度的信息。动画比较直观, 而图表则量化了运动过程。5从动画和图表可判断机构的运动结果与设计是一致的, 从而保证了凸轮机构设计的准确性。滑动副 J003 即尖顶从动件运动线图。8图 3 凸轮的运动仿真4 导出位移和速度曲线6图 4 速度曲线该图为杆 002 的速度随时间的变化曲线，从中我们可以看到其运动规律。图 5 位移曲线该图为杆 002 的位移随时间变化规律。可见杆 002 做上下有规律的循环运动。5 结语利用 UG 的仿真分析，不仅可以考察从动件的运动规律是否满足工作要求，而且可以通过 克隆仿真方案，修改凸轮的曲线参数来改变从动件的运动规律。6当从动件的运动规律满足工
10、作要时，再通过导出机构，更新装配主模型，从而对机构进行优化设计。当对一些复杂的机构，很难用解析法求其某一点的运动规律时，利用 UG 的仿真分析，7不失为一种快捷而有效的方法。9参考文献：1 盛晓敏,邓朝晖.先进制造技术M.北京:机械工业出版社,2010.2 金杰,张安阳.快速成型技术及其应用J.浙江工业大学学报，2009,33(5):592595.3 杨叔子.先进制造技术发展与展望J.机械制造与自动化.2008(2)4 李敏贤.面向21世纪的先进制造技术J.机械工业自动化,2009(4). 5 李亨昭,邱敬之.先进制造技术的发展趋势与战略设想J.电子机械工程,2010（4).6 孙大涌.先进制造技术M.北京:机械工业出版社,2010. 7 马晓春.我国现代机械制造技术的发展趋势J.森林工程,2009(3). 8 王世敬,温筠.现代机械制造技术及其发展趋势J.石油机械.2009,(11). 9 武永利.机械制造技术新发展及其在我国的研究和应用J.机械制造与自动化,2008,(1). 10 Duffie N.Trends in Green ManufactingJ.CASA/SME Technology Trends,2009(12).
