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UG仿真范文
来源:火烈鸟
作者:开心麻花
2025-09-19
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UG仿真范文(精选9篇)

UG仿真 第1篇

利用UG运动分析模块进行机构的运动仿真分析,能够自动跟踪零件的运动轨迹,通过图表与图形表达从动件的位移、速度、加速度等运动规律, 得到运动规律的数值及特性曲线图,并且通过动画演示偏心机构的实际运动过程,确定整个设计的合理性并进行运动干涉分析。UG的运动分析模块实现机构的运动仿真,为下一步做有限元分析、强度分析、结构分析及优化设计打好了基础。

2. UG运动仿真模块简介

UG的运动仿 真模块是 对机构的 运动轨迹 进行跟踪 ,从而分析机构速度、加速度、位移、作用力及反作用力等。在UG环境下,可以将机构看做是一组连在一起进行运动的连杆的集合,机构进行运动仿真与分析主要分三个阶段:(1)前处理器阶段。这个阶段主要是创建分析方案,将分析方案得到的信息传送到ADAMS解算器;(2)求解阶段。利用ADAMS解算器求解输入数据,将求解结果传送到运动分析模块;(3)后处理阶段。运动分析模块分析求解结果,将其转换成图表及报表文件,并生成动画。ADAMS解算器可以处理相当复杂的运动模型,在整个运动仿真过程中起着非常重要的作用。但是如果有更 复杂的分 析需求时 , 就要生成ADAMS输入文件 ,ADAMS输入文件 的主要作 用是输入 标准的ADAMS软件包 ,后处理阶段读入ADAMS软件, 从而转换成所需要的动画、图表及报表文件。

3.偏心机构的运动仿真

运动分析方案的创建是进行运动仿真的关键。

(1)连杆 (Links)的创建。 将偏心机 构活动构 件建立连 杆 ,底板、滑座和支座设为固定连杆1, 手轮、过 渡轮和连 接轴设为 连杆2,连杆设为连杆3,滑棒设为连杆4,如图1所示。

(2)添加运动 副。运动 副创建之前,机构中的连杆是自由的,没有约束,具有6个自由度,UG分析模块提供12种运动副类型, 共分为两大类: 普通类型 的运动副8种,特殊类型的运动副4种。普通类型的运动副是独特的,只与自身有关。特殊类型的运动副是在两个普通类型的运动副之间定义了特殊关系的运动副, 它允许两个普通类型的运动副一起发挥特定的功能,偏心机构的运动副一共涉及两种,分别是旋转副和滑动副,如图2所示。



(3)定义运动驱动 。偏心机构的运动采用的是匀速驱动。 即将连杆2的旋转副设为主动件,设定初速度为360,如图3所示。

(4)运动仿真 。UG进行运动仿真时, 需要输入时间与步数两个参数, 偏心机构的解算时间设置为10,步数为350,如图4所示。

(5)运动模型 。新建运 动模型 ,需要计算的 是滑棒的 运动模型函数,添加滑动副,如图5所示。可以用电子表格显示结果曲线,如图6所示为滑棒滑动的位移曲线。

(6)运动模型建立后,可以得到运动仿真过程,如图7所示。

4.结语

UG运动仿真基本流程 第2篇

计算机仿真的过程,实际上就是凭借系统的数学模型,并通过该模型在计算机上的运行,来执行对该模型的模拟、检验和修正,并使该模型不断趋于完善的过程,1. 在试图求解问题之前,实际系统的定义最为关键,尤其是系统的包络边界的识别。对一个系统的定义主要包括系统的目标、目标达成的衡量标准、自由变量、约束条件、研究范围、研究环境等等,这些内容必须具有明确的定义准则并已于定量化处理。2. 一旦有了这些明确的系统定义,结合一定的假设和简化,在确定了系统变量和参数以及他们之间的关系后,即可方便的建立描述所研究系统的数学模型。3. 接下来做的工作是实现数学模型向计算机执行的转变,计算机执行主要是通过程序设计语言变成的程序来完成的,为此,研究人员必须在高级语言和专用仿真语言之间做出选择。4. 计算机仿真的目的,主要是为了研究或再现实际系统的特征,因此模型的仿真运行是一个反复的动态过程;并且有必要对仿真结果做出全面的分析和论证。否则,不管仿真模型建立的多么精确,不管仿真运行次数多么大,都不能达到正确的辅助分析者进行系统抉择的最终目的,

用户通过计算机进行运动仿真的过称为:1、.进入运动仿真模块2.建立连杆创建连杆的第一步是从连杆和运动付工具条中单击连杆图标,弹出连杆对话框。对话框中显示默认的名字,输入名字后按回车键即可。连杆对话框的第二项是自定义质量特性,它是一个可选项,在不涉及反作用力时可以将它关闭而使用自定义的质量特性。但尽管如此,有时还是要定义质量特性,此时其他窗口将被激活。包括质量、质心、惯性矩、初始速度等。接着要定义材料,材料是计算质量和惯性矩的关键因素。3.创建运动付定义运动付以前机构中的连杆是在空中浮动的,没有约束的。创建运动付的操作分为三步:(1)选择运动付要约束的连杆(2)确定运动付的原点(3)确定运动付的方向单击运动工具条中的运动付图标,或从菜单中选择插入-运动付,弹出运动付对话框。4.定义运动驱动运动驱动是赋在运动付上控制运动的运动服参数。当创建或修改一个运动付时就会弹出运动付对话框,如图所示它共有5中类型:无驱动,恒定驱动、简谐驱动、函数驱动、铰接驱动。之后就可以创建解算方案、求解并做运动仿真。

UG仿真 第3篇

关键词:UG零件建模;数控仿真;加工应用

在机械运转中,离不开零件的支撑,但是,加工零件却是一项复杂的工作,需要专门的软件,才能够提升零件建模和加工的质量及效率。文章通过下文对UG零件建模与数控仿真加工应用的相关内容进行了分析与阐述。

1 UG软件的阐述

UG由美国UGS公司研发,广泛的应用于机械、模具加工、汽车和航天航空等领域中。它有着非常强大的功能,对于复杂三维体的造型构造都能够轻松的予以实现。因此,UG软件在国内外很多的科研院所和厂家都得到了有效的应用。

2 基于UG的零件建模与仿真加工应用

文章以一螺纹零件为例进行了阐述,其编制如下图所示,工件材料是毛坯为46的棒料,45号钢。

图1 螺纹轴

2.1 基于UG的零件建模 设计与建模专用工装。通过工艺分析,能够得出零件的基本构造。例如,一些零件有着扭曲的表面,应用普通的加工方法,振动过大,因此,很难保证加工的精度,所以,一定要将一个与零件一面相对的专用工装先制作出来,之后,在加工出零件上所对应的面。在工装上放置零件,用夹板将其夹好,然后,再加工剩下的一个面。应用此种方法,对于装夹问题必须要注意,为了装夹的顺利完成,我们需要将一段实体在实体的两端分别延伸出来。此外,在生产加工的时候,同压板必须要避开。

2.2 仿真加工零件与后置处理 ①创建毛胚。在对刀具路径进行模拟时,对零件的形成过程,用毛胚来观察。所以,在向加工模进入前,将用于成形零件的毛胚在UG中建立起来。应该根据零件的形状和结构创建毛胚,将单独的块体和圆柱体创建起来当作毛胚,或者将零件的某条边拉长作为毛胚。②比例缩放。对加工的具体操作进行考虑,最大平口钳的长度在铣床上为250毫米左右,但是,往往所加工零件的长度要比这个长度大很多或者小很多,这样在加工时就会产生晃动的情况,对加工的精度就很难给予保证,比如,按照0.7设置比例值,把零件的长度就应该缩小到300毫米左右。

2.3 仿真加工 利用下拉菜单,向着加工模块中进入,因为一些零件的加工表面比较复杂、扭曲,并且其加工工艺要求较高。所以,在加工的时候,一般都需要按照一定的步骤去做:粗面的加工——半精致加工——精细的加工。然后,在具體的加工过程中完成以下的操作:将几何模型创建起来——刀具创建——加工方法创建——程序组创建——操作程序创建。本文所阐述的零件加工,在进行具体加工时应用了三种刀:端铣刀(在粗部加工时,应用这种刀具)、圆柱铣刀,这种刀具是带圆柱的(在半精加工时,一般应用此种方法)、锥铣刀,这种刀具是球头型的,主要是用于根部的清理。在制造UG的时候,将用户自己的刀具库在其中建立起来,可以根据零件构造情况,将直径不同的刀具选择出来进行应用。将其中的参数设定好,这样加工程序和刀具路径在其中就能够被生成出来,并且,能够将零件动态的仿真加工出来。

2.4 后置处理分析 在UG中,对模块加工的主要功能是将零件加工的刀具路径创建出来。仿真加工之后,向着刀位原件中输入所加工的信息。刀位原件中主要涵盖:加工坐标信息、刀具位置、姿态信息、刀具信息及其一些辅助命令信息等。然而,一旦没有通过后置处理,对于这些生成的文件,就很难向着数控机床中运送完成零件的加工。这是由于零件生产厂商的不同,就会存在不同的机床硬件条件。所以,进行后置处理,是应用UG进行零件建模和加工时不能缺少的重要环节。

在UG中,会将UG/POST两种后置处理器提供出来,对刀具轨迹数据可直接的进行读取,然后再处理,将机床可以接受的数控程序生成出来。事件性驱动是这两种处理器的主要特征,它涵盖定义文件、事件生成器和事件解释器等。刀具轨迹的信息一般都由事件生成器进行读取,用“事件”将其解释出来,并且完成对此事件的触发。这两个器具按照事件解释时的函数指令,对这个事件进行解释。有数据代码的输出格式和特定机床的信息存在于定义的文件中。这两个后置处理器依据定义文件所要求的格式,输出后置处理的结果,进而将与机床相适应的数据程序构建起来。

实际的操作步骤如下:将刀具工件的路径生成出来,利用这两个数据处理器将定义文件和事件管理文件生成出来,并且,向着后置处理器模板中添加所生成的定义文件和事件管理文件。向着后置处理器的相关处理环境中进入之后,完成后置处理工作。

3 结语

零件的种类不同,它的生产工艺也会存在一定的差异。UG被广泛的应用于零件的设计和加工制作中,展现出了极强的应用效果,加深对UG三维实体建模与数控仿真加工的研究,努力使零件加工工艺水平得到进一步提升。

参考文献:

[1]权德香,权知心,李文.基于UG的轮廓类零件的数控加工编程[J]. 机械,2010(01).

[2]陆宝春,徐开芸,陈保辉.数控仿真教学系统的研究与开发[J].中国制造业信息化,2007(19).

[3]李辉.基于UG的复杂曲面零件的数控加工[J].机械工程师,2009(10).

[4]于世忠.基于UG零件建模与数控仿真加工应用[J].机械工程师,2013(06).

UG仿真 第4篇

我国有着种植香蕉的悠久传统和广阔的种植地域,是世界上种植香蕉的最古老国家之一,目前国外许多主栽香蕉品种主要是由我国传去。但我国千百年来都沿袭着纯手工采收的劳作方式,采收粗放、效率低,既费时、费工、费力,又很难避免香蕉不受机械损伤,只能适应小批量和低档次香蕉的采收。虽然国外已运用索道运输法,可解决香蕉运输问题; 但仍然没有相应成熟的电动切割、香蕉采收装置,香蕉采收仍停留在纯人工手动采摘,效率低。这大大限制了香蕉产业的发展,单纯靠手工采摘已无法满足香蕉的增长需求。

为了提高效率,同时降低劳动轻度,研发了一种能实现多自由度电动切割、采收香蕉来很好代替纯手工的机具。该机具操作简单、制造方便,经济效益和社会效益显著,可使香蕉采收省力、快速、方便,老少均可操作,熟练程度快; 采收每挂果穗只需10 ~ 15s,且不伤害香蕉树本身,采收香蕉的速度比用纯手工采收快2 倍。这样既能降低蕉农的劳动强度,又能提高香蕉采收速度和采收率。该装置结构简单、质量小、操作方便,对提高香蕉种植规模及经济效益和产业化水平有着重大的意义,适合香蕉种植业的发展。

以往对新型电动切割香蕉采收机的研究是通过类比或经验得出,这种传统方法具有一定的盲目性和局限性。因此,需要采用更为科学合理的设计方法,为新型电动切割香蕉采收机的生产和制造提供更加有效的参数。为此,通过三维软件UG建立新型电动切割香蕉采收机的三维模型,真实再现了新型电动切割香蕉采收机的工作状况,并对采收机进行了运动学分析和三维仿真。

1 整机结构及工作原理

新型电动切割香蕉采收由机车架、切割机构及抓取机构组成,如图1 所示。



1.车架2.刀架3.第1电机4.连接块5.第1转轴6.圆盘刀7.把手8.滑块9.滑槽10.第2转轴11.紧固件12.第1转动副13.第2转动副14.导向杆15.第1弹簧16.第2弹簧17.U形件18.限位块19.第1皮带轮20.皮带21.第2皮带轮23.减速器24.固定限位件25.楼梯26.升降滑槽27.带轮底盘28.第2电机29.线辊30.绳缆31.定滑轮32.滑动杆33.支撑主杆34.半环形支撑臂35.香蕉果轴定位槽36.减速器37.联轴器38.驱动机

对于切割机构,使用时,将通过车架推至目标香蕉树附近,工人根据香蕉果轴的位置,通过把手控制圆盘刀的方向; 按压或抬升把手,圆盘刀绕着第2 转轴旋转抬起或压下,第1 弹簧和第2 弹簧起到自动将圆盘刀恢复到平衡位置的作用,导向杆起到支撑弹簧的作用。向前或向后拉动把手时,通过滑块在滑槽中的移动将圆盘刀伸出和收回; 左右旋转把手,则刀架绕第1 转动副做圆周运动,圆盘刀获得水平面上的自由度。

楼梯和升降滑槽固定在带轮底盘上形成三角形车架,楼梯倾斜安装,升降滑槽竖直安装。由于有些香蕉树很高,工人需要爬上楼梯上操作切割机构的把手。

夹爪包括滑动杆、支撑主杆、半环形支撑臂及香蕉果轴定位槽,通过滑动杆安装在升降滑槽中; 支撑主杆固定在滑动杆上,半环形支撑臂固定在支撑主杆上,香蕉果轴定位槽固定在支撑主杆下端并且与半环形支撑臂的圆心对应。

第2 传动机构包括减速器、联轴器及驱动机; 第2电机的输出轴与减速器的输入轴连接,减速器的输出轴通过联轴器与驱动机的输入轴连接,线辊安装驱动机的输出轴上。

通过第2 转动机构将夹爪升到香蕉果轴的位置,香蕉果轴底端嵌入香蕉果轴定位槽中并被半环形支撑臂环抱; 当香蕉果轴上端被圆盘刀割断后能够稳固的停留在夹爪中,并随着夹爪沿着升降滑槽降低到地面,由位于底面的工人装到储存车中运走。

2 圆盘刀尖的运动规律分析

2. 1 圆盘刀尖速度

圆盘刀在扭矩和自身重力下的作业下圆周转动并向里进给,圆盘刀对香蕉果轴切削,如图2 所示。

现以圆盘刀尖作为研究对象,设圆盘刀以角速度ω 进行转动,并以速度vx向里进给。土壤质点的绝对速度等于相对速度、牵连速度加上竖直速度的矢量和,则

式中a—圆盘刀尖的绝对速度( m/s) ;

r—圆盘刀尖的相对速度(m/s);

e—圆盘刀尖的牵连速度(m/s);

ω—圆盘刀的角速度(rad/s);

R—圆盘刀尖到中心轴的质点(m);

x—圆盘刀向里进给的速度(m/s);

δ—圆盘刀与水平方向的夹角(°)。

速度参数图如图3所示。

2. 2 圆盘刀的加速度分析

质点位于匀速转动的圆盘刀上,根据运动学知识,质点的绝对加速度等于科式加速度、相对加速度和牵连加速度的矢量和,则有

式中—绝对加速度( m2/ s) ;

—相对加速度(m2/s);

—牵连加速度(m2/s);

—科式加速度(m2/s)。

δ—牵连加速度与相对加速度的夹角(°)。

加速度分析如图4所示。

2. 3 土壤质点的力学分析

以圆盘刀上任意质点作为研究对象,分析其受力,如图5 所示。图5 中,G为圆盘刀的重量; N为圆盘刀尖上的法向压力; F为圆盘刀尖受到的惯性力。

3 新型电动切割香蕉采收机的运动学分析

3. 1 新型电动切割香蕉采收机的三维模型

要进行采收机的运动学分析,需对采收机建立三维模型。新型电动切割香蕉采收机主要由机车架、切割机构及抓取机构等组成。

3. 2 创建驱动条件

在新型电动切割香蕉采收机中,只有两个动力源: 其线辊转轴的动力角加速度为 ω1= 240° / s,驱动条件如图6 所示。其圆圆盘刀转轴的动力角加速度为 ω1= 900° / s,驱动条件如图7 所示。

3. 3 运动仿真的解算方案

经UG基于运动学与动力学的综合分析,确定好重力常数的大小和方向,以及解算方案,如图8 所示。

3. 4 圆盘刀运动仿真的解算结果

经UG运动学分析,圆盘刀尖位置位移图如图9所示,圆盘刀尖位置的角速度图如图10 所示。

由运行的结果分析可得: 圆盘刀尖位置的运动为匀速直线运动,速度为867deg /s。

3. 5 半环形支撑臂仿真的解算结果

经UG运动学分析,以半环形支撑臂的某一定点做位置跟踪,其位移图如图11 所示,半环形支撑臂的速度图,如图12 所示。

由运行的结果分析可得: 半环形支撑臂的运动为匀速运动,速度是126mm/s。

4 结论

1) 三维仿真软件UG真实再现了新型电动切割香蕉采收机的工作工况。

2) 新型电动切割香蕉采收机满足工作要求,能实现预定的运动轨迹。

参考文献

[1]郑广平,覃海英,娄玉印.基于新型植树挖坑机的Pro/E仿真[J].农机化研究,2013,35(6):73-76.

[2]许林兵.世界香蕉产业状况与发展趋势[J].广东农业科学,2006(10):106-109.

[3]王红军,唐之富,赵润茂,等.香蕉采摘机械手夹持装置仿真优化设计[J].机械设计与制造,2015(6):161-164.

[4]任伟平,朱立学.香蕉田间运输小车悬挂结构设计[J].现代农业装备,2015(3):40-43.

[5]丁旭东,袁双喜.Autodesk Inventor运动仿真模块基础[J].CAD/CAM与制造业信息化,2014(11):57-59.

[6]黄伟,娄玉印,韦宁,等.行走式植树挖坑机的工作原理及结构分析[J].农机化研究,2013,35(2):35-39.

UG仿真 第5篇

由于复杂曲面零件形状的多变性, 实际加工很难保证一次完成, 因此, 在实际加工之前, 通过虚拟仿真, 对程序进行验证及优化是非常有必要的。充分利用UG和Vericut软件的优势, 完成实际加工前的模拟仿真。UG软件首先完成复杂曲面的建模, 然后, 进行刀位数据模拟。鉴于UG软件不能进行NC程序的数控模拟, 因此, 借助Vericut进行NC的加工仿真, 能够检验和优化数控程序。

本文以一个复杂的曲面为加工对象, 利用UG和Vericut的有效结合, 完成零件的建模、加工和虚拟仿真的全过程。

1 复杂曲面的建模方法

1.1 生成UG能够识别的曲面截面上的型值点

曲面是根据截面上的型值点来拟和的, 所以必须把原始数据文件处理成UG所能识别的格式, 为后续建模提供合法的数据源文件。

UG对数据源文件的要求是:数据源文件的格式必须为dat格式。曲面原始数据提供的是设计图纸上的理论数据, 需要按照UG对数据源文件的格式要求人工输入截面上的型值点。

1.2 曲面的生成

1) 导入建好的.dat文件, 生成样条曲线

打开UG软件, 并进入到建模环境下, 单击菜单栏中的【插入】【曲线】【样条】通过点, 导入建好的文件, 系统会自动生成封闭的样条曲线。如图1所示。

2) 通过曲线组生成曲面实体

单击工具栏中的“通过曲线组”按钮, 依次选取已经创建好的样条曲线, 保证矢量方向相同, 否则会使生成的曲面发生扭曲, 如图2所示。

3) 曲线质量分析

单击【菜单】【分析】【曲率梳】, 可以对所生成的曲线进行分析。图1曲面的模型建立在截面曲线基础上, 每条曲线的质量直接关系到生成曲面实体的质量。利用UG中的曲线分析工具, 可以对每条曲线进行曲率分析, 从中找出曲线中的坏点 (导致曲线交叉, 重叠或使曲率发生突变的点) 进行修改调整, 直至整条曲线光滑, 曲率过渡平缓。

4) 曲面的质量分析

单击【菜单】【分析】【形状】, 可以对生成的曲面进行分析。在曲线调整好的情况下, 再通过曲线生成实体, 观察实体是否出现凹凸、褶皱, 并找出相应的曲线及曲线上的点, 进行调整。若在上一步曲线分析较好的情况下, 实体上会出现较少的凹凸、褶皱。同样地, 反复观察调整, 直至整个曲面实体的表面较为光滑。图3表示的是调整之前的实体的曲面反射分析, 图4表示的是调整之后的实体的曲面反射分析。

最终要加工的曲面如图5所示。

2 数控加工

加工曲面前的毛坯如图6所示。利用UG软件, 以一侧曲面的粗加工为例, 进行加工仿真。UG刀轨生成流程如图7所示。

2.1 进入加工环境。

单击【开始】【加工】, 进入UG加工环境, 弹出加工环境对话框, 选择类型为mill_contour, 工序子类型选择固定轴轮廓铣削FIXED_CONTOUR, 弹出固定轴轮廓铣削对话框, 如图8所示。

2.2 创建各个节点

对图7中父节点组中的几何体、刀具、程序、方法等节点进行设置。即对图8中几何体、驱动方法、刀具、刀轨设置等进行设置。驱动方法采用曲面驱动, 可以设置切削方向和曲面百分比, 如图9所示。其他设置在此不再详述。

2.3 生成曲面刀路

因为曲面径向长度较长, 所以采用分层加工。如图10所示。

3 利用VERICUT进行加工仿真

VERICUT软件是美国CGTECH公司开发的基于Windows及UNIX平台的模拟数控机床加工仿真软件, 它能够真实地模拟在加工过程中刀具的切削、加工零件、夹具、工作台及机床各轴的运动情况, 该软件不仅能够对NC程序进行仿真、验证、分析及优化, 而且能够对机床进行仿真。通过该软件模拟机床加工的过程, 能真实反映加工过程中遇到的各种问题, 包括加工编程的刀具运动轨迹、工件过切情况和刀、夹具运动干涉等错误, 甚或可以直接代替实际加工中试切的工作, 并且提供了对刀位轨迹和加工工艺优化处理的功能, 可以大大提高零件的加工效率和机床的利用率。

3.1 创建新工程

单击FileNew ProjectMillimeter即可创建一个新工程, 如图11所示。图中的control和machine可以先进行设置。控制系统选择sin840d控制系统, 曲面的粗加工选择三轴铣床即可。

3.2 加载毛坯和设计曲面

1) UG中输出STL文件

在UG中打开:文件导出STL打开快速成型对话框, 进行参数设置, 公差一般应在0.01之内。

2) vericut中导入毛坯和曲面

双击图11中的stock (0, 0, 0) , 弹出对话框, 点击Browse选择步骤 (1) 中导出的毛坯STL文件, 依次点击AddApplyOK, 完成毛坯的添加。

同样, 双击图11中的Design (0, 0, 0) , 重复上述操作完成设计曲面的添加。

3) 创建刀具

双击图11中的双Tooling, 弹出Tool Manager对话框, 可以进行刀具设置。选择直径为10mm, 圆角为1的立铣刀完成曲面一侧的粗加工。注意vericut中选择的刀具应和UG中使用的刀具相同。

4) 创建坐标系

导入毛坯和设计曲面后经过调整, 使得Vericut中的坐标系和UG中的加工坐标系完全重合。若用G代码仿真, 需要在Vericut中需要创建机床坐标系。即要知道机床原点在UG加工坐标系XM-YM-ZM (也是编程坐标系) 中的各个方向的偏置量。

5) 程序的加载

用UG算好刀轨后, 直接输出CLS文件, 仿真可以选择用CLS文件仿真或者将CLS文件经过后置处理转为G代码文件再仿真。

双击图11中NC Programs按钮, 弹出Nc Program对话框。Nc Program Type主要有G-Code Data和UG CLS等。Tool Change By选择刀具可以用刀具ID号 (Tool Number) , 右边的Use Selected Files、Initial Tool、Tool Override全部打钩, 后面选上仿真要用的刀具ID号。

点击Add添加程序, 并选择坐标系和刀具, 然后Apply>OK。完成程序的添加。

6) 仿真加工

通过该软件模拟机床加工的过程, 能真实反映加工过程中遇到的各种问题, 包括加工编程的刀具运动轨迹、工件过切情况和刀具、夹具运动干涉等错误, 甚至可以直接代替实际加工中试切的工作, 并且提供了对刀位轨迹和加工工艺优化处理的功能, 可以大大提高零件的加工效率和机床的利用率。仿真加工如图12所示。

7) 分析功能

可以利用vericut的分析功能分析过切和欠切, 并可以观察下刀抬刀、横越位置, 分析可能存在的问题。

4 结论

本文利用UG软件完成复杂曲面的建模和自动加工过程, 并生成刀轨和后处理程序。利用Vericut软件完成了三轴机床的虚拟仿真过程。经与实际加工结果相比, 验证了Vericut系统的正确性。Vericut不仅能够进行加工的模拟, 还能够优化程序、缩短工时, 改进加工质量, 检查过切、防止机床碰撞和超程等功能。因此, 实际加工前, 进行Vericut虚拟仿真是非常有必要的。

参考文献

[1]阮跷光, 王寅晨, 张党飞.基于UG与VERICUT的数控交加工仿真[J].煤矿机械, 2012 (3) :126-127.

[2]郑金兴, 程慧群.基于UG/CAM和VERICUT的复杂零件数控加工仿真[J].模具制造, 2006 (11) :9-14.

[3]燕杰春.基于UG和Vericut软件平台的多轴数控加工编程与仿真加工研究[J].制造业自动化, 2012 (2) :41:43.

[4]陈波.赵福令.基于VERICUT的数控加工过程仿真技术[J], 机械设计与制造, 2006 (6) :58-60.

UG仿真 第6篇

随着机械加工工艺和方法的不断发展和完善, 数控加工技术已经普遍应用于实际生产中, 同时复杂类零件也越来越多, 对加工精度的要求也越来越高。保证高精度的加工质量, 提高加工效率, 缩短产品的开发周期已经成为现在企业增值的方向。传统的手工编程只能针对点位加工或简单的几何形状零件, 现在更多的是利用CAM软件进行自动编程, 要确保所生成的加工程序不存在任何问题十分困难, 为保证数控加工程序的正确性, 必须在加工前对程序进行仿真加工、检测并进一步优化, 得到最优质的加工程序。

UG NX所有加工模块都提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境, 用户可以在图形形式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改, 但UG加工系统的虚拟仿真加工只能仿真刀具的运动, 不能实现对虚拟机床、夹具的仿真, 同时除了验证刀路轨迹的正确性外, 不能检验数控加工过程中是否发生干涉、碰撞等意外情况。VERICUT软件是CGTECH公司开发的数控加工仿真系统, 可以仿真多种数控加工设备的加工过程, 同时进行NC程序优化、缩短加工时间, 可以检查过切、欠切, 防止机床碰撞、超行程等错误。UG与VERICUT无缝接口采用人机交互的友好界面方式, 将所有毛坯、夹具和模型这些几何数据自动传入VERICUT, 并确定定位, NC程序、刀具信息、机床和控制系统以及其它模型参数也一起传入VERICUT。现通过一凸模零件为例, 来实现整个加工过程。

1 UG零件的建模与数控加工

UG的加工模块提供了众多的数控加工功能, 如平面铣加工、轮廓铣削加工、多轴加工、孔加工、车削加工以及线切割加工等, 具有刀具轨迹生成和仿真功能, 其后处理也支持多种类型的数控机床, 生成相应的NC程序, 图1为UG加工数控加工流程图。

1.1 建立制造模型

通过UG6.0建立如图2所示凸模零件模型和在加工模块中通过“自动块”命令生成的毛坯模型。

1.2 加工工艺分析 (如表1)

1.3 加工仿真

下面以零件的型腔铣粗加工为例进行UG加工仿真。型腔铣主要用于粗加工, 以切除大部分毛坯材料, 几乎适用于粗加工任意形状的几何体, 也可应用于大部分的粗加工和直臂或者斜度不大的侧壁的精加工, 也可用于清根加工。

1) 进入加工环境。打开模型文件, 选择“开始”下拉菜单中的“加工”命令, 在“加工环境”对话框中选择“Mill contour”选项, 进入加工环境。

2) 创建坐标系和安全平面。切换至几何视图, 在操作导航器中双击节点“MCS_MILL”, 在“Mill orient”对话框中, 创建机床坐标系。同时在“间隙”区域中, 设置安全平面。

3) 创建部件几何体。在操作导航器中双击“WORKPIECE”, 在“部件几何体”对话框中选择“几何体”然后单击“全选”。在“毛坯几何体”对话框中选择“自动块”, 生成毛坯, 如图2所示, 完成部件几何体的创建。

4) 创建刀具。切换至机床视图, 选择“创建刀具”, 创建一把D5R0的平底立铣刀, 用于型腔铣削的粗加工。

5) 创建型腔铣操作。切换至程序顺序视图, 创建程序名为1的程序。选择“插入”/“操作”命令, 在“创建操作”对话框中, 加工类型选择“轮廓铣削”, 子类型中选择“等高加工”并在其它项目中选择已经建立好的程序名, 刀具以及几何体。并在刀轨设置中分别设置合适的切削模式、每刀深度、切削层、切削参数、非切削移动以及进给和速度等参数。确定后生成刀具路径, 如图3所示为型腔铣刀具轨迹生成, 确认无误后, 进入“刀轨可视化”进行2D动态仿真, 如图4所示。

6) NC代码的生成。选择后处理图标, 在后处理器中选择“MILL_3_AXIS”, 选择好输出文件的路径, 生成型腔铣削粗加工NC程序, 如图5所示。其它各工序都通过此步骤实现。

2 VERICUT中加工仿真的实现

2.1 N X与VER ICU T的连接

NX与VERICUT接口, 简称NXV, 是基于OPEN API开发的第三方软件接口, 采用人机交互式的界面, 实现NX与VERICUT之间的数据传递, NXV接口需要设定CGTECH_INSTAL和CGTECH_PRODUCTS两个环境变量, 完成后利用VERICUT安装目录“cetech7.0windowscommands”下的批处理文件“NX6.0.bat”启动UG。

2.2 零件的仿真加工

2.2.1 仿真参数的设定

启动UG软件后, 在加工模块中选择工具栏的“VERICUT”图标按钮即可启动参数设定窗口, 对模板文件、零件模型、毛坯模型、刀具、模型坐标系、程序等信息进行设定, 完成后点击“out and run”启动VERICUT界面, 查看通过接口转换的各项数据, 建立机床组件模型树如图6所示。

2.2.2 仿真加工

在这里我们调用“sim840d”控制系统, 选择“3_axis_tool_chain”三轴立式铣床, 建立起虚拟机床模型, 对工件进行模拟机床仿真, 加工仿真过程如图7所示。根据仿真结果观察工件在加工中碰撞、干涉、过切、欠切情况的检查。

2.2.3 程序优化

单击主菜单中的“优化”“控制”后, 在“优化方式”中选择“开”选项打开优化功能。设定优化后文件的保存路径和文件名, 同时选择优化的材料和机床, 单击“确定”。再对工件进行仿真, 输出优化后的文件。优化前后的NC程序文件可以通过主菜单“优化”“比较文件”查看和进行对比。截取部分代码对比, 如图8所示。同时优化前后加工时间, 优化率也可以通过日志文件查看, 经计算优化率为33.61%。

3 结语

本文利用一简单凸模零件的模拟加工仿真过程, 讨论了UG软件的CAM功能以及加工流程和方法, 通过UG与VERICUT的接口技术, 在VRICUT软件中进行模拟机床仿真, 检查过切、欠切、碰撞等错误, 从而检验程序的正确性。并通过对NC程序的优化, 得到更为合理的NC程序, 从而大大缩短了加工时间, 也降低了企业实际加工试切的成本, 提高了加工的安全性, 缩短了产品的开发周期, 也提高了机床的使用效率和生产效率, 在实际生产中具有很大的现实意义。

摘要:介绍了UG加工模块与VERICUT仿真软件的功能, 在UG中建立一凸模零件, 进行加工、仿真, 后置处理生成相应程序, 利用UG和VERICUT的无缝连接建立机床仿真, 对相应程序进行检验和优化, 得到更加合理的NC程序。对于降低实际生产中的风险和成本、缩短产品开发周期、提高生产效率和产品质量都有很大作用。

关键词:UG,VERICUT,加工仿真,NC程序

参考文献

[1]展迪优.UG NX6.0数控加工教程[M].北京:机械工业出版社, 2013.

[2]杨伟群, 唐秀梅, 刘艳, 等.VERICUT数控加工仿真技术[M].北京:清华大学出版社, 2013.

[3]占刚, 赵麟.基于UG与VERICUT虚拟数控加工仿真技术研究[J].热处理技术与装备, 2012 (6) :50-53.

[4]范邵平.基于UG与VERICUT的多轴数控加工编程与仿真加工教学研究[J].机械工程师, 2012 (2) :75-77.

[5]孙德英, 崇凯, 王霄.基于UG/CAM和Vericut的数控加工仿真与优化[J].机床与液压, 2011 (23) :147-149.

[6]阮晓光, 王寅晨, 张党飞.基于UG与VERICUT的数控加工仿真[J].煤矿机械, 2012 (3) :126-127.

UG仿真 第7篇

关键词:UG,齿轮油泵,参数化设计,虚拟装配,运动仿真

0前言

随着计算机技术的发展, 以Auto CAD为代表的传统二维设计越来越不能满足工业设计和生产的需求, 使用Auto CAD不仅产品开发时间长, 而且由于其功能单一, 在设计过程中不能够及时地发现存在的问题。每个企业面对激烈的市场竞争时, 都将产品设计这一环节作为企业的生命线, 没有创新产品, 就会在竞争中败下阵来。而创新产品的开发和研制离不开先进的设计技术, 虚拟设计是近年来计算机辅助设计 (CAD) 技术和虚拟现实 (VR) 技术相结合而发展起来的一种新兴的设计技术, 与传统的设计方法相比, 虚拟设计开发周期短, 可以及时有效地发现和解决设计中存在的问题, 提高了设计品质和效率。大型CAD/CAE/CAM集成化软件UG可以很好地实现机械产品的虚拟设计[1]。

1 UG简介

UG软件起源于美国麦道飞机公司, 其后, UG以其强大的功能广泛应用于航空航天、造船、汽车、机械等领域, 并且发展成为世界一流的机械CAD/CAE/CAM软件系统。UG的内容博大精深, 不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和工程图设计等功能, 而且在设计过程中可进行机构运动仿真分析, 同时, 可用UG建立的三维模型直接生成数控代码, 用于数控加工, 极大地提高了产品的开发速度和可靠性。

2 齿轮油泵三维参数化设计

2.1 齿轮油泵的三维模型的创建

UG采用基于特征的参数化驱动建模技术, 具有交互建立和编辑复杂实体模型的能力, 可以快速地进行概念设计和结构细节设计。它为三维建模提供了多种不同的应用模块, 如实体建模、特征建模、自由曲面建模等。齿轮油泵由近20种零部件组成, 主动齿轮轴是其中的主要部件之一, 下面以主动齿轮轴为例简述其参数化建模过程:1) 在草图环境下创建主动齿轮轴轮廓, 回转得到主动齿轮轴实体;2) 用曲线、拉伸、相减命令创建键槽;3) 根据要求确定齿轮的基本参数, 包括模数、齿数、压力角、齿顶圆直径等, 绘制齿轮廓曲线, 生成齿槽曲面图形, 执行拉伸命令, 从齿轮齿坯上切除材料, 形成齿槽, 最后执行圆周阵列命令, 形成所有齿槽, 相应也就创建了所有齿轮;4) 对主动齿轮轴模型进行细化, 如倒角等, 完成整个主动齿轮轴的造型。

以类似步骤对齿轮油泵其他零件建立三维模型, 部分零件三维模型见图1。

利用UG提供的Part families工具, 在相关参数化模型基础上, 借助零件族的Excel工作表, 可以快速准确地创建标准件、通用零件及其他产品系列化设计所需的三维模型库。参数化设计零件可以大大提高模型的生成和修改的速度, 在产品的系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价值。

2.2 齿轮油泵的虚拟装配

UG软件采用虚拟装配模式, 提供了自顶向下、自底向上和混合装配的装配方法, 它可以使零部件灵活地配对和定位。装配模型中的零件数据是对零件本身的链接映象, 它是通过配对条件在零部件之间建立约束关系来确定零部件在产品中的位置, 而不是简单地将零件复制到装配图中, 这样既保证了装配模型和零件设计完全双向相关, 减少了存储空间的需求, 零件设计修改后装配模型中的零件会自动更新, 同时可在装配环境下直接修改零件, 因此极大地加快了产品的设计速度。

在三维模型完成后, 由Application (应用) 进入Assemblies (装配) 模块, 通过Components (组件) 下的Add Existing (添加已有部件) 将在Modeling (建模) 模块中建立的部件模型引入其中, 引用集均采用Model (实体) 。在Mating Conditions (装配条件) 中, 通过Mate (配对) 、Conter (中心对齐) 、Parallel (平行) 等关系将各部件组装在一起, 以实现齿轮油泵各部件的相对定位关系, 完成齿轮油泵的装配, 其装配图见图2。

在装配过程中, 一旦发现有干涉或配合关系不合理, 可立刻返回到三维零部件状态进行修改, 修改后再回到装配体状态。可从三维模型的各个侧面查看机械总体效果, 根据需要修改、调换零件, 甚至改变组合方案。装配模型不但完整地表达了产品信息, 而且还描述了产品设计参数的继承关系和其变化的约束机制, 这样就保证了设计参数的一致性, 从而支持产品的并行设计, 以适应新的产品需求。

为了能清楚形象地查看装配中各部件间的装配关系, 在完成装配后, 可用爆炸图将其装配的各部件按照预先设定的方向和距离自动爆炸分离。通过Assemblies (装配) 下的Exploded Views (爆炸视图) 中的选项对齿轮油泵创建爆炸图, 结果见图3。

3 运动仿真

当齿轮油泵装配为系统之后, 需要对齿轮油泵做运动分析, 检查运动轨迹和运动干涉等, 从而进行三维动态仿真, UG的运动分析模块 (scenaroi for motion) 是CAE应用软件, 用于建立运动机构模型, 可在屏幕上模拟真实的机构运动。当各个零件通过装配模块组装成一个完整的机构后就可进入机构运动分析模块[2,3]。运动仿真之前, 先对每个零件编号, 用motion (运动) 模块下的link (构件) 按钮, 将每个零件按顺序设置为运动的最小单元, 再用joint (运动副) 按钮对这些单元之间的运动进行定义, 建立起运动副, 完成运动副的定义之后, 点击动画 (animation) 按钮, 机构开始三维运动仿真, 并对仿真运动作干涉分析、运动分析及动力分析。

4 结语

通过应用UG对齿轮油泵进行参数化设计和运动仿真, 可以实现在齿轮油泵的设计阶段对齿轮油泵进行干涉检测以及各部件之间的间隙调整。本文利用UG软件对齿轮油泵进行三维建模、虚拟装配、运动仿真, 运动仿真不仅可以动态地观察齿轮油泵的传动运动状况, 发现其真实的运动情况, 验证机构设计的正确性与合理性, 及早发现问题, 而且可以通过修改三维模型的参数快速地修改和优化设计方案, 提高了设计的可靠性。

参考文献

[1]李锐.基于UG的三缸活塞式空气压缩机的虚拟设计[J].机械工程与自动化, 2008 (10) :65-67.

[2]曹争光.基于UG的三环减速器运动仿真与啮合分析[J].煤矿机械, 2010 (2) :79-81.

UG仿真 第8篇

近年来,机器人技术快速发展,机械手臂作为机器人的一个重要组成部分,一直是机器人科学研究的热点之一。机器人计算机仿真系统在机器人技术研究的许多方面都有应用[1]。虚拟样机技术是从分析和解决产品整体性能角度出发,来改进产品设计、提高产品性能的高新技术。利用虚拟样机技术,在计算机上建造出零件的三维模型,对产品进行虚拟装配,并针对该产品在投入使用后的各种工况在虚拟环境中进行仿真和分析,在设计阶段就可以对产品工作性能进行评测和改进,获得最优 的设计方 案后再进 行物理样 机的制作[2],这样可以缩短设计周期,降低成本。

本文应用UG软件对工业上应用广泛的关节型机械臂进行参数化建模,然后将设计好的三维装配模型导入ADAMS中,构建虚拟样机模型,并进行运动学仿真分析,得到机械手臂的工作空间及其末端点的位移、速度曲线,实现对关节型机械手臂的虚拟设计及仿真研究。

1机械手臂仿真模型

1.1机械手臂三维模型的建立

由动力型旋转关节和前、下两臂组成的关节型机械手臂,具有动作灵活、所占空间小、工作范围大、空间移动速度快以及能在狭窄的空间内绕过各种障碍物的特点,因此在各种智能机器人中被广泛采用。根据机械手臂末端执行器的不同,可以进行焊接、喷漆、装配、 搬运、切削加工等作业,但是机械臂的腰关节、肩关节、 肘关节和腕关节的运动型式以及结构是相似的,在这里采用UG软件对不包含末端执行器的机械手臂进行三维建模,如图1所示。机械手臂由能旋转的腰关节、 肩关节、肘关节和腕关节组成,具有5个自由度,称为六轴机械手臂,各关节均为转动关节,每个关节处都装有交流伺服电机,驱动各个关节按照预定的空间轨迹做曲线运动[3]。通过各个关节的协调运动,可以使手臂末端执行器实现空间的任何姿态,工作范围大,能达到大多数工业或服务行业需求的灵活度。

1.2机械手臂虚拟样机模型的建立

由于ADAMS软件的建模功能相对薄弱,前处理模块中建模功能不强,在这里将在UG软件中建立的机械手臂模型以Parasolid格式导出,然后导入到ADAMS/View模块中,由于虚拟样机模型的建立要尽可能简化,因此在模型满足仿真性能的要求下,构件要尽可能少[4]。对虚拟样机各个关节分别 施加约束和驱动,在这里对底座施加固定副约束,将底座与大地固结起来始终保持静止状态,这样才能实现机械手臂的正确仿真。机械手臂的虚拟样机模型如图2所示。

2机械手臂ADAMS运动学仿真

机器人运动学分析不仅是动力学分析的基础,而且为机器人的运动控制、离线编程、空间轨迹的规划提供了依据[5]。在产品开发阶段,由各关节的运动量求解机械手臂的位置和姿态,这是正运动学解析,正问题用于机械手臂的运动分析和仿真研究。工作空间是指机械手臂杆的特定部位在一定条件下所能达到的空间的位置集合,它的大小表示了机械手臂的工作范围,是衡量机械手臂工作能力的一个重要的运动学指标。在机械手臂的设计、控制及应用过程中,工作空间都是一个需要考虑的重要问题[6,7]。传统求解工作空间问题的方法主要是通过求位姿方程来完成。工业机械手臂的位姿是指其末端执行器在指定坐标系中的位置和姿态,当机械手臂的运动功能和相关尺寸参数确定后,给出各关节的运动范围就可以通过解位姿运动方程式, 求解机械手臂的实际工作空间。本文在机械手臂虚拟样机上添加驱动和测量进行运动学分析,通过对腕部标记点进行轨迹描绘获得机械手臂的理论工作空间。

在进行仿真之前要先在机械手臂虚拟样机上添加驱动和测量。在肩关节和肘关节的运动副上分别添加电机驱动,运动方式为转动,在Function(time)项中输入运动函数,控制各关节的伸展状态和摆动角度。虚拟样机的总自由度为0,之后便可进行机械手臂理论工作空间的仿真。运动函数如下所示:

3运动仿真结果分析

设定仿真时间为30s,仿真步数为2 000,虚拟样机按照设定的函数开始仿真,在运动仿真之后对机械手臂末端标记点进行运动轨迹描绘,即可得到机械手臂在垂直平面内的理论工作空间,如图3所示。在这里设定腰关节和腕关节没有转动,在实际工作中,加上腰关节和腕关节的转动便可得到实际机械手臂的工作空间。从仿真结果可以看出,机械手臂工作空间较大。 通过各个关节的协调运动,可以使机械手臂末端执行器实现空间的任何姿态,能满足大多数工业或服务行业的作业需求。

对机械手臂末端标记点建立X方向和Z方向的测量,来跟踪标记点的空间位置,测量方式为Translational displacement,仿真结束后进入ADAMS/Postprocessor,得到标记点的位移曲线图,如图4所示,其中实线表示标记点沿X方向的位移曲线,虚线表示标记点沿Z方向的位移曲线。然后对机械手臂末端点建立速度测量,得到的结果如图5所示。

从机械手臂末端位移曲线以及速度 曲线可以看出,机械手臂运动时,各方向的曲线变化连续且缓和, 没有产生突变现象。这说明机械手臂在实际工作时, 各关节以及各活动部件运行稳定没有冲击,满足机械手臂设计要求。

4结论

UG仿真 第9篇

关键词:UG运动仿真,传动轴,窜动量

在汽车传动系统中,经常采用万向节装置来实现一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递。

对于发动机前置后驱动的汽车(如图1所示),由于发动机、离合器和变速器常装配在一起(称为动力总成),通过弹性悬架支撑连接在车架上,而驱动桥则通过后悬架与车架连接,使得变速器的输出轴轴线和驱动桥的输入轴轴线难以重合布置。在汽车行驶过程中,由于发动机的振动及不平路面的冲击等因素引起弹性悬架的振动,使得变速器的输出轴和驱动桥的输入轴相对位置经常变化,故两根轴之间不能刚性地连接,而必须采用一般由2个十字轴万向节和1根传动轴组成的万向传动装置。

1 万向传动轴的构造与设计

万向传动轴由万向节、轴管及伸缩花键等组成,对于长轴距的汽车,有时还需加装中间支撑。它主要用于工作过程中相对位置不断改变的两根轴之间传递转矩和旋转运动。

1.1 万向节

变速器与驱动桥输入轴之间普遍采用十字轴万向传动轴,典型的十字轴万向节主要由主动叉、从动叉、十字轴、滚针轴承及其轴向定位件和橡胶密封件等组成。十字轴万向节结构简单,强度高,耐久性好,传动效率高,且允许两轴之间有较大的夹角(一般为15°~20°),故广泛应用于各类汽车的传动系统中。

1.2 传动轴

为了得到较高的强度和刚度,传动轴多做成空心,一般用厚度为1.5~3.0 mm的薄钢板卷焊而成。

1.3 花键

汽车行驶过程中,变速箱与驱动桥的相对位置经常变化。为避免干涉,传动轴中设有滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接,以实现传动轴长度的变化。

1.4 中间支撑

在长轴距汽车上,为了提高传动轴临界转速,避免共振及考虑整车总体布置的需要,常将传动轴分段,此时需要设中间支撑。中间支撑通常安装在车架横梁或车身底架上。目前广泛采用的是橡胶弹性中间支撑。

1.5 传动轴的设计

传动轴设计中,一般主要考虑的是传动轴当量夹角和强度、刚度等因素;除此之外,还应该关注传动轴的窜动量。需避免传动轴与变速箱输出轴连接处出现顶死或脱出的情况。

2 UG运动仿真

运动仿真是UG/CAE模块中的主要部分,它能对任何二维或三维机构进行复杂的运动学分析、动力分析和设计仿真。通过UG/Modeling的功能建立一个三维实体模型,利用UG/Motion的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性,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。通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析,就可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况,对运动机构进行优化。

2.1 仿真结构建立

汽车的后悬结构有多种,本文仅以某单纵臂-螺簧后悬架(如图2所示)为例进行说明。

首先建立后悬运动仿真,建立的连杆和运动副见表1。

驱动施加在轮心处,通过点在面上副,将轮心限制在模仿试验台的轮心处平面上,然后在水平面上施加带驱动的滑动副。

2.2 将传动轴添加到后悬运动仿真机构中

如图3所示,传动轴可通过简单的点和线来表示,这样如果改动传动轴硬点,将会十分方便快捷。J018将传动轴后端与主减速器通过万向节副连接起来,J019将传动轴前端与变速器输出端用万向节副连接起来;在连杆transmission_output(变速箱输出轴)上施加固定滑动副J020,来模拟传动轴万向节叉花键与变速器花键之间的相对滑动。图3所示为只有一段的传动轴,如果传动轴为前后两端,那么中间需要加装中间支撑,运动仿真的建立如图4所示。

与单段传动轴相比,两段传动轴需增加一个万向节副和一个衬套副Bushing (本例中中间支撑为橡胶弹性中间支撑),衬套副施加在中间支撑处。中间支撑衬套可以沿轴向有一定的变形,从而允许传动轴沿轴向移动。

2.3 后处理结果的读取

路径:Motion AnalysisGraphing;Y-Axis Definition选取运动副J020 Z向,X-Axis Definition选取J016 Z向。

传动轴窜动量计算中,我们需要的数据是滑动叉沿着变速器输出轴轴线方向的位移。由于变速箱输出轴并不与坐标轴平行,因此读取窜动量时,参考坐标系应选取相对坐标系(Relative),则图表显示的数值是按所选运动副的坐标系测量获取。本文中,运动副J20的Z向沿着变速器输出轴方向朝前,因此后处理的结果的Y坐标(传动轴窜动量)沿着变速器输出轴轴向前窜动为正,向后窜动为负。读取的结果如图5、图6和表2所示。

从图5、图6及表2可以得知:从空载到上极限运动过程中,滑动叉向前窜动,最大窜动量为16.909mm;从空载到下极限的运动过程中,滑动叉向后窜动,最大窜动量为-5.731 mm。更改传动轴硬点,可以发现窜动量的值会随之发生变化。窜动量分析结果可以指导我们正确设计传动轴的结构,避免出现顶死或脱出的情况。

3 UG仿真结果与Adams分析结果对比

利用Adams也可以对传动轴进行建模分析,在Adams后悬模型中添加传动轴时,需重新建立传动轴的模板,并建立传动轴与后桥之间的输入输出通讯器,以便和后桥的输出通讯器之间实现数据的传递。

对同一后悬和传动轴,建立Adams仿真模型的分析结果与UG分析结果的对比如图7所示。

从图7可以看出,两种分析方法所得出的结果非常接近,互相证明了合理性。如果后悬UG运动仿真已经建立,与Admas模型分析相比,则利用UG分析传动轴窜动量会比较快捷直观;但是对板簧车来说,后悬UG运动仿真的建立非常困难,可以选择用Adams或其他软件分析。

4 结论

本文介绍了利用UG运动仿真计算传动轴窜动量的方法,并与Adams仿真结果进行了对比,其结果基本一致,作为运动仿真校核其结果是可靠的。利用UG运动仿真能将3D数模与运动仿真相结合,更直观方便,可提高工作效率。传动轴和后悬的结构形式多种多样,在建立UG运动仿真时,应根据结构本身的运动规律建立合理的连杆及运动副。利用UG进行运动仿真分析的局限性在于:悬架弹性元件柔性变形量的计算相对困难,计算不同工况下后桥的跳动量存在一定难度。

参考文献

[1]陈家瑞.汽车构造[M].北京:机械工业出版社,2005.

[2]王望予.汽车设计[M].北京:机械工业出版社.2004.

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