UG機(jī)械設(shè)計實例教程 課件 第2-13章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)建模與運動仿真-工程圖設(shè)計案例

第二章曲柄滑塊機(jī)構(gòu)建模與運動仿真技能目標(biāo)01掌握UG裝配基本操作掌握UG基本體建?；痉椒?203掌握運動仿真的基本操作任務(wù)引入上圖對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄AB順時針旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過連桿BC帶動滑塊C在機(jī)架AC上往復(fù)移動。我們將根據(jù)運動簡圖，給構(gòu)件做簡單的造型、建模并裝配，然后模擬其運動規(guī)律，輸出運動動畫。任務(wù)實施1.零件造型—機(jī)架建模任務(wù)實施1.零件造型—曲柄建模任務(wù)實施1.零件造型—連桿建模任務(wù)實施1.零件造型—滑塊建模任務(wù)實施2.裝配—曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的裝配123456任務(wù)實施3.運動仿真-基本流程01確定運動構(gòu)件02確定兩構(gòu)件的運動副類型確定驅(qū)動參數(shù)，求解確定原動件，即驅(qū)動運動副0403任務(wù)實施3.運動仿真-操作過程2添加運動副1添加連桿6仿真結(jié)果分析5仿真計算3設(shè)置機(jī)架7運動播放與追蹤4添加驅(qū)動第三章凸輪機(jī)構(gòu)的建模與運動仿真技能目標(biāo)01了解凸輪輪廓曲線設(shè)計編程掌握解析法繪制凸輪輪廓曲線0203掌握UG表達(dá)式參數(shù)化建模方法04掌握凸輪機(jī)構(gòu)運動仿真的基本操作任務(wù)引入設(shè)計如圖所示的滾子直動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪1勻速轉(zhuǎn)動,帶動滾子2和從動件3運動,輸出運動為從動件的直線往復(fù)運動。要求將凸輪機(jī)構(gòu)建模并模擬仿真其運動規(guī)律。1-凸輪2-滾子3-從動件4-機(jī)架凸輪是一個具有輪廓曲線或凹槽的構(gòu)件，凸輪轉(zhuǎn)動會帶動從動件實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律。任務(wù)實施1.零件造型—凸輪建模該凸輪共有三段曲線,分別是推程曲線、遠(yuǎn)休止曲線及回程曲線。推程曲線遠(yuǎn)休止曲線回程曲線任務(wù)實施1.零件造型—從動件建模任務(wù)實施1.零件造型—機(jī)架建模任務(wù)實施2.裝配—凸輪機(jī)構(gòu)的裝配12345任務(wù)實施3.運動仿真-基本流程01確定運動構(gòu)件02確定兩構(gòu)件的運動副類型確定驅(qū)動參數(shù)，求解確定原動件，即驅(qū)動運動副0403任務(wù)實施3.運動仿真-操作過程2添加運動副1添加連桿6仿真結(jié)果分析5仿真計算3設(shè)置機(jī)架7運動播放與追蹤4添加驅(qū)動第四章齒輪造型與運動仿真技能目標(biāo)01能用UG進(jìn)行齒輪傳動的運動仿真能用UG進(jìn)行齒輪傳動的結(jié)構(gòu)設(shè)計與建模0203掌握3D碰撞及耦合方式運動仿真的基本操作任務(wù)引入建模數(shù)據(jù):齒數(shù)m=3mm,z1=21,z2=53,齒輪寬度B1=65mm,B2=60mm,壓力角α=20°。小齒輪軸頭直徑d1=45mm,大齒輪軸頭直徑d2=55mm,請查閱手冊完成齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計,用UG建模,并模擬其運動規(guī)律。齒輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中應(yīng)用廣泛的機(jī)構(gòu)。齒輪的建模以及模擬兩個齒輪的嚙合傳動共有兩種情況:1.給出一個主動輪,兩個齒輪之間添加三維碰撞約束,在碰撞力作用下主動輪帶動從齒輪轉(zhuǎn)動,這是齒輪真實的運行狀態(tài),可以觀察到碰撞過程中的角速度波動情況;2.用耦合的方式,使兩個齒輪按照傳動比關(guān)系勻速轉(zhuǎn)動,這是一種理想狀態(tài)的運動模擬。任務(wù)實施1.齒輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計及建?！↓X輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計及建模

任務(wù)實施1.齒輪的機(jī)構(gòu)設(shè)計及建模—大齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計及建模

任務(wù)實施2.裝配—齒輪傳動的裝配12345任務(wù)實施3.運動仿真-基本流程01確定運動構(gòu)件02確定兩構(gòu)件的運動副類型確定驅(qū)動參數(shù)，求解確定原動件，即驅(qū)動運動副0403任務(wù)實施3.運動仿真-操作過程02添加運動副01新建仿真03添加旋轉(zhuǎn)副04添加驅(qū)動任務(wù)實施3.運動仿真-操作過程05三維碰撞接觸狀態(tài)模擬輪1的角速度曲線輪2的角速度曲線任務(wù)實施3.運動仿真-操作過程06耦合運動模擬模擬顯示的小齒輪和大齒輪角速度曲線是與理論值完全一樣的值第五章帶傳動建模與運動仿真技能目標(biāo)01能借助UG完成帶輪和帶的建模會查閱資料確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸0203能進(jìn)行帶傳動的運動模擬04初步認(rèn)識自頂向下的裝配設(shè)計任務(wù)引入

帶傳動是一種有柔性體的機(jī)械裝置,帶形狀和帶輪槽形狀、帶尺寸和帶輪直徑、中心距相互依賴,不容易獨立地在零件圖中繪制出草圖形狀。工作原理:帶傳動由主動輪1、從動輪2和傳動帶3組成,如圖5-1所示,當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動主動帶轉(zhuǎn)動時,帶和帶輪之間的摩擦力帶動從動輪一起轉(zhuǎn)動,并傳遞一定的動力。1-主動輪2-從動輪3-傳動帶

任務(wù)實施1建立裝配關(guān)系采用自頂向下方法設(shè)計,先在裝配圖中繪制包含各零件形狀位置的布局草圖,然后再轉(zhuǎn)到零件圖中詳細(xì)繪制零件。任務(wù)實施2帶傳動零件造型—繪制裝配布局草圖任務(wù)實施2帶傳動零件造型—小帶輪建模任務(wù)實施2帶傳動零件造型—從動輪建模任務(wù)實施3裝配—帶傳動的裝配12任務(wù)實施3裝配—帶傳動的裝配（三角帶）12345任務(wù)實施4.運動仿真-基本流程01確定運動構(gòu)件02確定兩構(gòu)件的運動副類型確定驅(qū)動參數(shù)，求解確定原動件，即驅(qū)動運動副0403任務(wù)實施4.運動仿真-操作過程02添加運動副01新建仿真03添加旋轉(zhuǎn)副任務(wù)實施4.運動仿真-操作過程04添加驅(qū)動05運動仿真模擬第六章十字滑塊建模與運動仿真技能目標(biāo)01初步具有機(jī)械關(guān)聯(lián)設(shè)計的認(rèn)識深入了解聯(lián)軸器的位移補(bǔ)償結(jié)構(gòu)0203熟悉UG特征建模任務(wù)引入滑塊聯(lián)軸器是一種可移式剛性聯(lián)軸器，又稱補(bǔ)償式剛性聯(lián)軸器，其結(jié)構(gòu)特點是能夠聯(lián)接中心線不重合的兩根軸，并使中心線不重合的兩根軸具有同向且相等的角速度。任務(wù)：進(jìn)行建模、裝配和運動仿真,從而驗證半聯(lián)軸器2和半聯(lián)軸器1是否具有相同的轉(zhuǎn)速。任務(wù)實施1零件造型—機(jī)架建模任務(wù)實施1零件造型—活動機(jī)架建模任務(wù)實施1零件造型—半聯(lián)軸器建模任務(wù)實施1零件造型—滑塊建模任務(wù)實施2裝配—十字滑塊的裝配12345任務(wù)實施3裝配—帶傳動的裝配（三角帶）12345任務(wù)實施3.運動仿真-基本流程01確定運動構(gòu)件02確定兩構(gòu)件的運動副類型確定驅(qū)動參數(shù)，求解確定原動件，即驅(qū)動運動副0403任務(wù)實施3.運動仿真-操作過程02添加旋轉(zhuǎn)副01新建仿真02添加滑動副任務(wù)實施4.運動仿真-操作過程03仿真結(jié)果分析通過角速度曲線輸出可以得知主動軸和從動軸的轉(zhuǎn)速是相等的第七章飛機(jī)起落架建模與運動仿真技能目標(biāo)01能制訂運動方案規(guī)劃掌握運動仿真函數(shù)驅(qū)動方法0203能根據(jù)運動方案規(guī)劃,編寫STEP函數(shù)驅(qū)動程序任務(wù)引入飛機(jī)起落架是利用連桿機(jī)構(gòu)的死點位置特性,使得只要用很小的鎖緊力即可有效地保持支承狀態(tài)。工作原理：上圖為飛機(jī)起落架工作簡圖，由輪胎、腿桿、機(jī)架、液壓缸、活塞、連桿1、連桿2組成。當(dāng)液壓缸使活塞伸縮時，腿桿和輪胎放下或收起；當(dāng)輪胎撞擊地面時，F(xiàn)，D，C位于一條直線上，機(jī)構(gòu)傳動角為零，處于死點位置。因此，飛機(jī)著地時產(chǎn)生的巨大沖擊力不會使得連桿2反方向轉(zhuǎn)動，而是保持支撐狀態(tài)；飛機(jī)起飛后，腿桿收起來，以減小空氣阻力。已知EF=600mm.，EC=1400mm，F(xiàn)D=700mm。任務(wù)實施1零件造型—輪胎、腿桿建模任務(wù)實施1零件造型—機(jī)架建模任務(wù)實施1零件造型—液壓缸建模任務(wù)實施1零件造型—連桿2建模圖中尺寸1143.88是下圖中DC的長度，其值由三角形EFC用余弦定理求出，即

-700=1143.88mm任務(wù)實施2裝配—飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)的裝配1432任務(wù)實施3.運動仿真-基本流程01確定運動構(gòu)件02確定兩構(gòu)件的運動副類型確定驅(qū)動參數(shù)，求解確定原動件，即驅(qū)動運動副0403任務(wù)實施3.運動仿真-操作過程02添加旋轉(zhuǎn)副01新建仿真02添加滑動副任務(wù)實施4.運動仿真-操作過程03設(shè)置運動函數(shù)STEP(TIME,0,0,1,110)+STEP(TIME,1,0,2,110)+STEP(TIME,2,0,3,110)+STEP(TIME,3,0,4,110)+STEP(TIME,4,0,5,110)+STEP(TIME,5,0,6,-110)+STEP(TIME,6,0,7,110)+STEP(TIME,7,0,8,-110)+STEP(TIME,8,0,9,110)+STEP(TIME,9,0,10,-110)+STEP(TIME,10,0,11,110)+STEP(TIME,11,0,12,-110)+STEP(TIME,12,0,13,110)+STEP(TIME,13,0,14,-110)STEP函數(shù)的格式為STEP（TIME，x0，h0，x1，h1），其中：X——自變量，可以是時間或時間的任一函數(shù)；x0——自變量的STEP函數(shù)開始值，可以是常數(shù)或函數(shù)表達(dá)式或設(shè)計變量；x1——自變量的STEP函數(shù)結(jié)束值，可以是常數(shù)、函數(shù)表達(dá)式或設(shè)計變量；h0——STEP函數(shù)的初始值，可以是常數(shù)、設(shè)計變量或其它函數(shù)表達(dá)式；h1——STEP函數(shù)的最終值，可以是常數(shù)、設(shè)計變量或其它函數(shù)表達(dá)式。任務(wù)實施4.運動仿真-操作過程03設(shè)置運動函數(shù)在實際的運用過程中，用的比較多的是增量式，其具體格式為：STEP(x,x0,h0,x1,h1)+STEP(x,x1,h2,x2,h3)+STEP(x,x2,h4,x3,h5)+……本例中的STEP函數(shù)為：STEP(TIME,0,0,1,110)+STEP(TIME,1,0,2,110)+STEP(TIME,2,0,3,110)+STEP(TIME,3,0,4,110)+……表示的含義為：0-1s中，活塞在液壓缸中往左移動110，1-2s中，活塞在液壓缸中往右移動110，2-3s中，活塞在液壓缸中往左移動110，3-4s中，活塞在液壓缸中往右移動110……，活塞不斷往復(fù)直線運動，通過連桿帶動輪胎收放。任務(wù)實施4.運動仿真-操作過程04運動規(guī)律仿真第八章槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計與運動仿真技能目標(biāo)01進(jìn)一步熟悉自頂向下的設(shè)計方法掌握槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計與建模0203會用3D碰撞方法模擬槽輪機(jī)構(gòu)的運動任務(wù)引入槽輪機(jī)構(gòu)是常見的間歇運動機(jī)構(gòu)，廣泛用于自動化和半自動化的分度機(jī)構(gòu)中，槽輪機(jī)構(gòu)由主動盤1、從動輪2和機(jī)架組成。槽數(shù)z=4，圓銷數(shù)n=1的槽輪機(jī)構(gòu)為例，介紹槽輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計建模與運動仿真。任務(wù)實施槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸關(guān)系任務(wù)實施1零件造型—在頂級目錄下做規(guī)劃設(shè)計任務(wù)實施1零件造型—槽輪建模任務(wù)實施1零件造型—圓盤銷建模任務(wù)實施2.運動仿真-基本流程01確定運動構(gòu)件02確定兩構(gòu)件的運動副類型確定驅(qū)動參數(shù)，求解確定原動件，即驅(qū)動運動副0403任務(wù)實施2.運動仿真-操作過程02添加旋轉(zhuǎn)副01新建仿真第九章螺旋機(jī)構(gòu)設(shè)計與運動仿真技能目標(biāo)01掌握螺旋副的添加方法掌握螺紋的特征建模0203能進(jìn)行螺旋機(jī)構(gòu)的建模與運動模擬任務(wù)引入螺旋機(jī)構(gòu)廣泛運用于各種機(jī)械設(shè)備中，本章以千斤頂?shù)穆菪齻鲃訖C(jī)構(gòu)為例，典型形式為螺母固定，絞桿帶動螺桿轉(zhuǎn)動并移動，利用傳動的增力，將較小的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成較大的軸向推力。本例采用梯形螺紋，設(shè)計建模并運動仿真。任務(wù)實施1零件造型—螺桿的建模任務(wù)實施1零件造型—螺母座的建模任務(wù)實施1零件造型—絞桿的建模任務(wù)實施1裝配—螺旋機(jī)構(gòu)的裝配任務(wù)實施3.運動仿真-基本流程01確定運動構(gòu)件02確定兩構(gòu)件的運動副類型確定驅(qū)動參數(shù)，求解確定原動件，即驅(qū)動運動副0403任務(wù)實施2.運動仿真-操作過程02運動副與驅(qū)動01添加連桿添加螺桿與螺母座之間的柱面副添加螺桿與螺母座之間的螺旋副第十章推進(jìn)器虛擬裝配設(shè)計實例技能目標(biāo)01掌握UG參數(shù)化設(shè)計方法掌握UG自頂向下設(shè)計方法0203初步具有關(guān)聯(lián)裝配設(shè)計的能力04會建立裝配管理文件任務(wù)引入分析下圖推進(jìn)器結(jié)構(gòu)和各組件之間的連接關(guān)系;制訂推進(jìn)器裝配方案;完成推進(jìn)器的設(shè)計和裝配。推進(jìn)器主要由上罩殼、下罩殼、葉輪、軸和緊固標(biāo)準(zhǔn)件等結(jié)構(gòu)組成，上下罩殼采用M6的螺栓緊固，其中上罩殼有檢查口。任務(wù)實施1制定推進(jìn)器的裝配方案1）建立裝配部件文件。2）建立下罩殼實體。3）建立上罩殼實體。4）建立推進(jìn)器螺旋葉輪。5）建立推進(jìn)器的軸。6）建立裝配連接與標(biāo)準(zhǔn)件。任務(wù)實施1推進(jìn)器的設(shè)計與裝配-建立裝配管理文件任務(wù)實施1推進(jìn)器的設(shè)計與裝配-下罩殼的建模任務(wù)實施1推進(jìn)器的設(shè)計與裝配-上罩殼的建模任務(wù)實施1推進(jìn)器的設(shè)計與裝配-螺旋葉輪建模任務(wù)實施1推進(jìn)器的設(shè)計與裝配-連接螺釘?shù)倪x用任務(wù)實施1推進(jìn)器的設(shè)計與裝配-軸建模第十一章減速器的虛擬裝配設(shè)計實例技能目標(biāo)01掌握建立裝配管理文件的方法掌握UG自頂向下設(shè)計方法0203具有裝配規(guī)劃的能力04掌握UG參數(shù)化建模方法05掌握關(guān)聯(lián)裝配設(shè)計方法任務(wù)引入分析下圖所示減速器結(jié)構(gòu)和各組件之間的連接關(guān)系；制定減速器裝配方案；完成其裝配設(shè)計，需要時可根據(jù)情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。減速器如下圖所示，主要由齒輪，軸、軸承、端蓋、鍵、密封圈、箱體、箱蓋、螺釘連接等結(jié)構(gòu)組成，用于傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。任務(wù)實施1制定減速器的設(shè)計與裝配方案

1.建立裝配部件文件。

2.整體規(guī)劃設(shè)計。

3.建立齒輪。4.建立軸。

5.建立軸承。

6.建立端蓋、密封圈。

7.建立鍵聯(lián)接。

8.建立箱體。

9.建立箱蓋。

10.建立螺栓連接。任務(wù)實施2建立減速器的裝配管理文件3減速器的整體規(guī)劃-作規(guī)劃草圖4齒輪傳動建模與裝配—高速軸齒輪建模4齒輪傳動建模與裝配—低速軸大齒輪建模4齒輪傳動建模與裝配—齒輪傳動裝配5低速軸系裝配設(shè)計-低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計5低速軸系裝配設(shè)計-低速軸的尺寸設(shè)計（1）估算最小直徑（2）選擇聯(lián)軸器型號（3）選擇軸承規(guī)格（4）各軸端直徑的確定（5）采用同步建模修改軸的直徑（6）修改軸的長度5低速軸系裝配設(shè)計-調(diào)用軸承標(biāo)準(zhǔn)件（1）雙擊部件導(dǎo)航器中的“0200dishuzhouxi_asm1.prt”，使其成為工作部件。（2）點擊選擇重用庫命令圖標(biāo)，在彈出的窗口中，雙擊GBStandardParts，根據(jù)需求選擇需要的軸承。（3）用同樣的方法調(diào)入另一個軸承，得到如下圖所示的結(jié)構(gòu)，然后點擊保存文件。（4）軸承裝配5低速軸系裝配設(shè)計-鍵連接的裝配建模（1）軸上鍵槽建模（2）鍵的建模（3）輪轂上鍵槽的建模5低速軸系裝配設(shè)計-端蓋的裝配建模5低速軸系裝配設(shè)計-低速軸定位套筒的裝配設(shè)計5低速軸系裝配設(shè)計-調(diào)整環(huán)的建模設(shè)計6高速軸系裝配設(shè)計-高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計6高速軸系裝配設(shè)計-高速軸尺寸設(shè)計（1）估算軸最小直徑（2）高速軸聯(lián)軸器選用（3）選擇軸承型號6高速軸系裝配設(shè)計-高速軸上其它零件設(shè)計7箱體與箱蓋設(shè)計—規(guī)劃設(shè)計7箱體與箱蓋設(shè)計—箱體建模設(shè)計7箱體與箱蓋設(shè)計—箱體建模設(shè)計7箱體與箱蓋設(shè)計—箱蓋建模設(shè)計7箱體與箱蓋設(shè)計—箱蓋建模設(shè)計7箱體與箱蓋設(shè)計—箱體箱蓋連接件裝配建模（1）UGNX8.5調(diào)用螺栓（2）用同樣的方法調(diào)用其他螺栓和銷釘?shù)谑卵b配爆炸圖與裝配序列技能目標(biāo)01能根據(jù)拆裝順序制作裝配序列動畫會制作爆炸圖0203會創(chuàng)建爆炸圖追蹤線任務(wù)引入爆炸圖是指在同一幅圖里，把裝配體的組件拆分開，使各組件之間分開一定的距離，以便于觀察裝配體中的每個組件，清楚地反映裝配體的結(jié)構(gòu)。UG具有強(qiáng)大的爆炸圖功能，用戶可以方便地建立、編輯和刪除一個或多個爆炸圖。下圖為低速軸系爆炸圖，輸出裝配序列動畫。任務(wù)實施1爆炸圖工具條任務(wù)實施2新建爆炸圖1.打開文件2.新建爆炸圖3.切換爆炸圖任務(wù)實施3編輯爆炸圖1.自動爆炸2.手動編輯爆炸圖任務(wù)實施4創(chuàng)建爆炸圖追蹤線任務(wù)實施5裝配序列動畫（1）創(chuàng)建裝配序列（2）插入運動任務(wù)實施5裝配序列動畫（3）拆卸其他組件（4）播放動畫（5）導(dǎo)出至電影（6）完成序列第十三章工程圖設(shè)計案例技能目標(biāo)01能利用UGNX8.5功能對無參數(shù)的圖樣進(jìn)行編輯修改及打印輸出能利用主模型概念，繪制符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（國家標(biāo)準(zhǔn)）的工程圖樣。它包括工作界面的設(shè)置、各向視圖以及剖視圖的創(chuàng)建和參數(shù)設(shè)置、視圖的編輯、尺寸、幾何公差及表面粗糙度的標(biāo)注等。02任務(wù)引入制訂軸的