作者：项智博
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
UG NX 8.0运动仿真快速入门、进阶与精通（不提供光盘内容）试读：
前言
UG是德国西门子公司推出的一款功能强大的三维CAD/CAM/CAE软件系统，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出到生产加工成产品的全过程，应用范围涉及汽车、机械、航空航天、造船、通用机械、数控加工、医疗、玩具和电子等诸多领域。UG NX 8.0版本在易用性、数字化模拟、知识捕捉、可用性等方面进行了创新，对以前的版本进行了大量的以客户为中心的改进。
本书是全面、系统学习和运用UG NX 8.0运动仿真的快速入门、进阶与精通的书籍，其特色如下。
♦ 内容全面。与其他同类书籍相比，包括更多的UG运动仿真与分析内容。
♦ 讲解详细、条理清晰、图文并茂。是一本不可多得的UG运动仿真与分析快速入门、快速见效的图书。
♦ 范例丰富。读者通过对范例的学习，可迅速提高运动仿真与分析水平。另外，由于书的纸张容量有限（增加纸张页数势必增加书的定价）。
♦ 写法独特。采用UG软件中真实的对话框、操控板和按钮等进行讲解，使初学者能够直观、准确地操作软件，从而大大提高学习效率。
本书由项智博编著，参加编写的人员还有王双兴、郭如涛、马志伟、师磊、李东亮、白超文、张建秋、任彦芳、杨作为、陈爱君、夏佩、谢白雪、王志磊、张党杰、张娟、马斯雨、车小平、曾为劲。本书已经过多次审校，但仍不免有疏漏之处，恳请广大读者予以指正。
电子邮箱：bookwellok@163.com编者本书导读
为了能更好地学习本书的知识，请您仔细阅读下面的内容：【写作软件蓝本】
本书采用的写作蓝本是UG NX 8.0版。【写作计算机操作系统】
本书使用的操作系统为Windows XP，对于Windows 2000 /Server或Win7操作系统，本书的内容和范例也同样适用。【本书约定】
♦ 本书中有关鼠标操作的简略表述说明如下。● 单击：将鼠标指针光标移至某位置处，然后按一下鼠标的左键。● 双击：将鼠标指针光标移至某位置处，然后连续快速地按两次鼠
标的左键。● 右击：将鼠标指针光标移至某位置处，然后按一下鼠标的右键。● 单击中键：将鼠标指针光标移至某位置处，然后按一下鼠标的中
键。● 滚动中键：只是滚动鼠标的中键，而不是按中键。● 选择（选取）某对象：将鼠标指针光标移至某对象上，单击以选
取该对象。● 拖移某对象：将鼠标指针光标移至某对象上，然后按下鼠标的左
键不放，同时移动鼠标，将该对象移动到指定的位置后再松开鼠
标的左键。
♦ 本书中的操作步骤分为“任务”和“步骤”两个级别，说明如下。● 对于一般的软件操作，每个操作步骤以步骤01开始。例如，下
面是草绘环境中绘制矩形操作步骤的表述。步骤01 单击按钮。步骤02 在绘图区某位置单击，放置矩形的第一个角点，此时矩形呈“橡皮筋”样变化。步骤03 单击按钮，再次在绘图区某位置单击，放置矩形的另一个角点。此时，系统即在两个角点间绘制一个矩形，如图4.7.13所示。● 每个“步骤”操作视其复杂程度，其下面可含有多级子操作。例
如，步骤01下可能包含（1）、（2）、（3）等子操作，（1）子操
作下可能包含①、②、③等子操作，①子操作下可能包含a）、
b）、c）等子操作。● 对于多个任务的操作，则每个“任务”冠以任务01、任务02、
任务03等，每个“任务”操作下则包含“步骤”级别的操作。第一篇UG NX 8.0运动仿真快速入门第1章 UG NX运动仿真概述1.1 UG NX运动仿真简介
UG NX运动仿真是在初步设计、建模、组装完成的机构模型的基础上，添加一系列的机构连接和驱动，使机构连接进行运转，从而模拟机构的实际运动，分析机构的运动规律，研究机构静止或运行时的受力情况，最后根据分析和研究的数据对机构模型提出改进和进一步优化设计的过程。
运动仿真模块是UG NX的主要组成部分，它可以直接使用主模型的装配文件，并可以对一组机构模型建立不同条件下的运动仿真，每个运动仿真可以独立编辑而不会影响主模型的装配。
UG NX机构运动仿真的主要分析和研究类型如下。
♦ 分析机构的动态干涉情况。主要是研究机构运行时各个子系统或零件之间有无干涉情况，及时发现设计中的问题。在机构设计中期对已经完成的子系统进行运动仿真，还可以为下一步的设计提供空间数据参考，以便留有足够的空间进行其他子系统的设计。
♦ 跟踪并绘制零件的运动轨迹。在机构运动仿真时，可以指定运动构件中的任一点为参考并绘制其运动轨迹，这对于研究机构的运行状况很有帮助。
♦ 分析机构中零件的位移、速度、加速度、作用力与反作用力及力矩等。
♦ 根据分析研究的结果初步修改机构的设计。一旦提出改进意见，可以直接修改机构主模型进行验证。
♦ 生成机构运动的动画视频，与产品的早期市场活动同步。机构的运行视频可以作为产品的宣传展示，用于客户交流，也可以作为内部评审时的资料。
本章将主要介绍UG NX运动仿真（Motion Simulation）的有关概念、研究对象、工作环境以及界面配置方法，使读者对UG NX运动仿真的功能和工作界面有初步的了解。1.2 UG NX运动仿真的界面
UG NX运动仿真一般在机构初步设计建模完成的情况下进行，本节主要介绍在UG NX 8.0中进入运动仿真模块的操作方法，并对工作界面进行简介。1.2.1 软件界面
下面以图1.2.1所示的连杆机构模型为例，介绍进入UG NX运动仿真模块的操作方法。在该机构模型中，各杆件之间进行销连接，当连杆1作为主动杆进行匀速转动时，同时带动连杆2和连杆3进行运动。该机构已经完成一组运动仿真数据的运行，读者可以打开文件D:\ugfj80\work\ch01.02\linkage_mech_asm.avi 查看机构运行视频。图1.2.1 连杆机构模型
步骤01 打开机构模型。打开文件D:\ugfj80\work\ch01.02\linkage_mech_asm.prt。
步骤02 进入运动仿真模块。选择命令，如图1.2.2所示，进入运动仿真模块。图1.2.2 “开始”菜单
说明：如果当前已处于运动仿真环境，则跳过Step2。
步骤03 激活仿真数据。在图1.2.3所示的运动导航器窗口右击，在图1.2.4所示的快捷菜单中选择命令。图1.2.3 运动导航器图1.2.4 快捷菜单
完成上面的操作后，系统将显示图1.2.5所示的运动仿真界面。
说明：如果读者的软件显示界面与图1.2.5所示的有差别，可能是由于软件的“角色”环境配置的不同所致，本书的“角色”环境为“具有完整菜单的高级功能”，读者可以在导航资源条中单击“角色”按钮，并在“角色”导航器中选择相应的环境进行定制。图1.2.5 运动仿真界面1.2.2 运动仿真中的术语及其概念
在UG NX机构运动仿真模块中，常用的术语解释如下。
♦ 机构：由一定数量的连杆和固定连杆所组成，能在指定驱动下完成特定动作的装配体。
♦ 连杆（Links）：组成机构的零件单元，是具有机构特征的刚体，它代表了实际中的杆件，所以连杆就有了相应的属性，如质量、惯性、初始位移和速度等。连杆相互连接，构成运动机构，它在整个机构中主要是进行运动的传递等以连接方式添加到一个装配体中的元件。连接元件与它附着的元件间有相对运动。
♦ 固定连杆：以一般的装配约束添加到一个装配体中的元件。固定连杆在机构运行时保持固定或者与其附着的连杆间没有相对运动。
♦ 运动副（Joints）：为了组成一个具有运动作用的机构，必须把两个相邻连杆以一种方式接起来，这种接必须是可动连接，不能是固定连接，这种使两个连杆接触而又保持某些相对运动的可动连接即称为运动副，如旋转副、滑动副等。
♦ 自由度：各种连接类型提供不同的运动（平移和旋转）限制。
♦ 驱动（Driver）：驱动为机构中的主动件提供动力来源，可以在运动副上放置驱动，并指定位置、速度或加速度与时间的函数关系。
♦ 解算方案（Solution）：定义机构的分析类型和计算参数，分析类型包括“运动学/动力学”、“静态平衡”以及“控制/动力学”等。1.2.3 运动仿真模块中的命令介绍
在运动仿真模块中，与“机构”相关的操作命令主要位于下拉菜单中，如图1.2.6所示，工具条列出下拉菜单中常用的工具栏，如图1.2.7所示。图1.2.6 “插入”下拉菜单图1.2.7 “运动”工具条
图1.2.7所示“运动”工具条中各按钮的说明如下。
♦ A（环境）：设置运动仿真的类型为运动学或动力学。
♦ B（主模型尺寸）：用于修改部件的特征或草图尺寸。
♦ C（函数管理器）：创建相应的函数并绘制图表，用于确定运动驱动的标量力、矢量力或扭矩。
♦ D（连杆）：用于定义机构中刚性体的部件。
♦ E（运动副）：用于定义机构中连杆之间受约束的情况。
♦ F1（齿轮副）：用于定义两个旋转副之间的相对旋转运动。
♦ F2（齿轮齿条副）：用于定义滑动副和旋转副之间的相对运动。
♦ F3（线缆副）：用于定义两个滑动副之间的相对运功。
♦ F4（2-3转动副）：用于定义两个或三个旋转副、滑动副和柱面副之间的相对运动。
♦ G1（弹簧）：在两个连杆之间、连杆和框架之间创建一个柔性部件，使用运动副施加力或扭矩。
♦ G2（阻尼器）：在两个连杆、一个连杆和框架、一个可平移的运动副或在一个旋转副上创建一个反作用力或扭矩。
♦ G3（衬套）：创建圆柱衬套，用于在两个连杆之间定义柔性关系。
♦ G4（3D接触）：在机构中的零件之间定义接触关系。
♦ G5（2D接触）：在共面的两条曲线之间创建接触关系，使附着在这些曲线上的连杆产生与材料有关的影响。
♦ H1（点在曲线上）：将连杆上的一个点与曲线建立接触约束。
♦ H2（线在线上）：将连杆上的一条曲线与另一曲线建立接触约束。
♦ H3（点在曲线上）：将连杆上的一个点与面建立接触约束。
♦ I1（标量力）：用于在两个连杆或在一个连杆和框架之间创建标量力。
♦ I2（标量扭矩）：在围绕旋转副和轴之间创建标量扭矩。
♦ I3（矢量力）：用于在两个连杆或在一个连杆和框架之间创建一个力，力的方向可保持恒定或相对于一个移动体而发生变化。
♦ I4（矢量扭矩）：在两个连杆或在一个连杆和一个框架之间创建一个扭矩。
♦ J1（智能点）：用于创建与选定几何体关联的一个点。
♦ J2（标记）：用于创建一个标记，该标记必须位于需要分析的连杆上。
♦ J3（传感器）：创建传感器对象以监控运动对象相对仿真条件的位置。
♦ K（驱动）：为机构中的运动副创建一个独立的驱动。
♦ L（柔性连接）：定义该机构中的柔性连接。
♦ M1（干涉）：用于检测整个机构是否与选中的几何体之间在运动中存在碰撞。
♦ M2（测量）：用于测量机构中两组几何体之间的最小距离或最小夹角。
♦ M3（追踪）：在运动的每一步创建选中几何体对象的副本。
♦ N（编辑运动对象）：用于编辑连杆、运动副、力、标记或运动约束。
♦ O（模型检查）：用于验证所有运动对象。
♦ P1（动画）：根据机构在指定时间内仿真步数，执行基于时间的运动仿真。
♦ P2（作图）：为选定的运动副和标记创建指定可观察量的图表。
♦ P3（填充电子表格）：将仿真中每一步运动副的位移数据填充到一个电子表格文件中。
♦ P4（创建序列）：为所有被定义为机构连杆的组件创建运动动画装配序列。
♦ P5（载荷传递）：计算反作用载荷以进行结构分析。
♦ S（解算方案）：创建一个新解算方案，其中定义了分析类型、解算方案类型以及特定于解算方案的载荷和运动驱动。
♦ T（求解）：创建求解运动和解算方案并生成结果集。1.3 运动仿真的相关选项设置
参数设置主要用于设置系统的一些控制参数，通过下拉菜单和界面可以进行参数设置。进入到不同的模块时，在预设置菜单上显示的命令有所不同，且每一个模块都有其相应的特殊设置。1.3.1 “首选项”设置
在UG NX运动仿真模块中，选择下拉菜单命令，系统弹出“运动首选项”对话框，如图1.3.1所示。该对话框主要用于设置运动仿真的环境参数，如运动对象的显示、单位、重力常数、求解器参数和后处理参数等。图1.3.1 “运动首选项”对话框
图1.3.1所示的“运动首选项”对话框中部分选项的说明如下。
♦ ：该选项用于控制机构中的连杆、运动副以及其他对象的名称是否显示在图形区中，对于打开的机构对象和以后创建的对象均有效。
♦ ：该选项用于控制机构对象图标的显示效果，选中该复选框后所有对象的图标会完整显示，而不会受到模型的遮挡，也不会受到模型的显示样式（如着色、线框等）的影响。
♦ ：该选项用于控制机构对象图标的显示比例，数值越大，机构中的运动副和驱动等图标的显示比例越大，修改比例后，对于机构中的现有对象和以后创建的对象均有效。
♦ ：该选项用于设置机构中输入或显示的角度单位。单击下方的按钮，系统会弹出一个信息窗口，在该窗口中会显示当前机构中的所有单位。值得注意的是，机构的单位制由创建的原始主模型决定，单击按钮得到的信息窗口只供用户查看当前单位，而不能修改单位。
♦ ：该选项用于控制运动仿真时是否启动机构的质量属性，即机构中零件的质量、质心及惯性等参数。如果是简单的位移分析，可以不考虑质量。但是在进行动力学分析时，必须启用质量属性。
♦ ：单击该按钮，系统弹出图1.3.2所示的“全局重力常数”对话框，在该对话框中可以设置重力的方向及大小。图1.3.2 “全局重力常数”对话框
♦ ：单击该按钮，系统弹出图1.3.3所示的“求解器参数”对话框，在该对话框中可以设置运动仿真求解器的参数。求解器是用于解算运动仿真方案的工具，是一种基于积分和微分方程理论的数学计算软件。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]