基于ug的平面四连杆机构运动与仿真.doc

毕业设计论文题目: 基于UG的平面四连杆机构设计及运动仿真专业名称机电设备维修与管理学生姓名李小军指导教师季祥毕业时间2011年7月毕业设计任务书指导教师：季祥一、设计题目用基于UG的空间四连杆机构设计及运动仿真二、设计的目的1）掌握UG的基本使用方法。2）掌握四连杆机构的特点及虚拟装配的方法。3）掌握UG中运动仿真的方法。三、设计要求1）平面四连杆机构的三维造型。2）平面四连杆机构的虚拟装配3）UG中平面四连杆机构的运动仿真。4）仿真结果的分析四、完成的任务要求说明详细，字迹工整，原理正确，图纸规范，图形清晰，符号标准，线条均匀。（1）设计与绘制平面四连杆机构，建立运动仿真的模型。（2）毕业设计说明书（8000以上）1）设计题目2）四连杆机构原理说明3）四连杆机构的三维造型设计及虚拟装配4）UG的四连杆运动仿真5）设计总结及改进意见6）主要参考资料五、参考文献机械设计 高等教育出版社 主编 濮良贵 纪名刚机械原理 高等教育出版社 主编 孙恒 陈作模UG NX5.0中文版从入门到精通 机械工业出版社 主编 胡仁喜、康士廷、刘昌丽目 录摘要4第1章 绪论51.1 UG NX5的功能模块51.1.1 UG NX5用户界面51.1.2主要功能61.2 UG NX5的工作环境91.3 产品设计的一般过程121.4 三维造型设计步骤13第二章 平面连杆机构152.1 平面四杆机构的基本形式152.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件162.3 铰链四杆机构的演化17第三章 平面四杆机构的基本特性203.1 四杆机构的极位203.2 四杆机构从动件的急回特性203.3 平面连杆机构的传力特性203.4 死点位置21第四章 四连杆的三维造型224.1 机架的三维造型224.2 连架杆1的三维造型264.3 连架杆2的三维造型284.4 连杆的三维造型28第五章 四连杆的虚拟装配315.1 进入装配模块315.2 添加组件机架315.3 装配连架杆1325.4 装配连架杆2345.5 装配连杆35第六章 平面四连杆机构的运动仿真406.1 新建仿真406.2 新建连杆416.3 创建运动副43第七章 平面四连杆的运动仿真分析467.1 运动副图表分析467.2 死点位置49结 论51致 谢52参考文献53摘要UG NX是集CADCAECAM于一体的三维参数化软件，也是当今世界最先进的设计软件，它广泛应用于航空航天、汽车制造、机械电子等工程领域。还有在系统创新、工业设计造型、无约束设计、装配设计、钣金设计、工程图设计等方面的功能。平面四连杆机构是由低副（转动副）联接而成的机构，其主要特点是：由于低副为面接触，压强低、磨损量少，而且构成运动副的表面是圆柱面或平面，制造方便，容易获得较高精度；又由于这类机构容易实现常见的转动、移动及其转换，所以获得广泛应用。本课题详细的介绍了UG NX的功能模块、工作环境、产品设计的一般过程、三维造型设计步骤；平面四杆机构的基本形式、铰链四杆机构中曲柄存在的条件、铰链四杆机构的演化、平面四杆机构的基本特性，以及使用UG对平面四连杆机构进行三维造型、虚拟装配及运动仿真的方法。关键字：UG 四连杆 装配 仿真第1章 绪论UG NX是Unigraphics Solutions公司推出的CAD/CAM/CAE于一体的三维参数化设计软件，在汽车、交通、航空航天、日用消费品、通用机械及电子工业等工程设计领域得到了大规模的应用。1.1 UG NX5的功能模块1.1.1 UG NX5用户界面图 1-1 UG的用户界面图 1-2 建模工作窗口1.1.2主要功能UG NX5软件是由多个模块组成的，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用、逆向工程等应用模块，其中每个功能模块都以Gateway环境为基础，它们之间既有联系又相互独立。UG/GatewayUG/Gateway为所有UG NX产品提供了一个一致的、基于Motif的进入捷径，是用户打开NX进入的第一个应用模块。Gateway是执行其他交互应用模块的先决条件，该模块为UG NX5的其他模块运行提供了底层统一的数据库支持和一个图形交互环境。它支持打开已保存的部件文件、建立新的部件文件、绘制工程图以及输入输出不同格式的文件等操作，也提供图层控制、视图定义和屏幕布局、表达式和特征查询、对象信息和分析、显示控制和隐藏/再现对象等操作。CAD模块1实体建模实体建模是集成了基于约束的特征建模和显性几何建模两种方法，提供符合建模的方案，使用户能够方便地建立二维和三维线框模型、扫描和旋转实体、布尔运算及其表达式。实体建模是特征建模和自由形状建模的必要基础。2特征建模UG特征建模模块提供了对建立和编辑标准设计特征的支持，常用的特征建模方法包括圆柱、圆锥、球、圆台、凸垫及孔、键槽、腔体、倒圆角、倒角等。为了基于尺寸和位置的尺寸驱动编辑、参数化定义特征，特征可以相对于任何其他特征或对象定位，也可以被引用复制，以建立特征的相关集。3自由形状建模UG自由形状建模拥有设计高级的自由形状外形、支持复杂曲面和实体模型的创建。它是实体建模和曲面建模技术功能的合并，包括沿曲线的扫描，用一般二次曲线创建二次曲面体，在两个或更多的实体间用桥接的方法建立光滑曲面。还可以采用逆向工程，通过曲线/点网格定义曲面，通过点拟合建立模型。还可以通过修改曲线参数，或通过引入数学方程控制、编辑模型。4工程制图UG工程制图模块是以实体模型自动生成平面工程图，也可以利用曲线功能绘制平面工程图。在模型改变时，工程图将被自动更新。制图模块提供自动的视图布局（包括基本视图、剖视图、向视图和细节视图等），可以自动、手动尺寸标注，自动绘制剖面线、形位公差和表面粗糙度标注等。利用装配模块创建的装配信息可以方便地建立装配图，包括快速地建立装配图剖视、爆炸图等。5装配建模UG装配建模是用于产品的模拟装配，支持“由底向上”和“由顶向下”的装配方法。装配建模的主模型可以在总装配的上下文中设计和编辑，组件以逻辑对齐、贴合和偏移等方式被灵活地配对或定位，改进了性能和减少存储的需求。参数化的装配建模提供为描述组件间配对关系和为规定共同创建的紧固件组和共享，使产品开发并行工作。MoldWizard模块MoldWizard是UGS公司提供的运行在Unigraphics NX软件基础上的一个智能化、参数化的注塑模具设计模块。MoldWizard为产品的分型、型腔、型芯、滑块、嵌件、推杆、镶块、复杂型芯或型腔轮廓创建电火花加工的电极及模具的模架、浇注系统和冷却系统等提供了方便的设计途径，最终可以生成与产品参数相关的、可用于数控加工的三维模具模型。CAM模块UG/CAM模块是UG NX的计算机辅助制造模块，该模块提供了对NC加工的CLSFS建立与编辑，提供了包括铣、多轴铣、车、线切割、钣金等加工方法的交互操作，还具有图形后置处理和机床数据文件生成器的支持。同时又提供了制造资源管理系统、切削仿真、图形刀轨编辑器、机床仿真等加工或辅助加工。产品分析模块UG产品分析模块集成了有限元分析的功能，可用于对产品模型进行受力、受热后的变形分析，可以建立有限元模型、对模型进行分析和对分析后的结果进行处理。提供线性静力、线性屈服分析、模拟分析和稳态分析。运动分析模块用于对简化的产品模型进行运动分析。可以进行机构连接设计和机构综合，建立产品的仿真，利用交互式运动模式同时控制5个运动副，设计出包含任意关于注塑模中对熔化的塑料进行流动分析，以多种格式表达分析结果。注塑模流动分析模块用于注塑模中对熔化的塑料进行流动分析。具有前处理、解算和后处理的能力，提供强大的在线求解器和完整的材料数据库。1.2 UG NX5的工作环境在初始界面中，单击【标准】工具栏中的【新建】按钮 ，或者选择【文件】/【新建】选项，系统将弹出如图1-1所示的【文件新建】对话框。图1-3 【文件新建】对话框该对话框提供了3个选项卡：模型、图纸和仿真。用户可以根据需要选择对应的模板。首先选择“模型”选项卡中的“模型”模板，然后在“新文件名”组框中的“名称”文本框中输入新文件名（UG NX5要求存盘目录和文件名必须是英文字符），在“文件夹”文本框中选择文件保存目录，最后单击【确定】按钮，系统将弹出如图1-2所示的NX5基本界面。图1-4 UG的基本界面NX5基本界面主要由标题栏、菜单栏、工具栏、绘图区、坐标系图标、提示栏、状态栏和资源导航器等部分组成。1标题栏标题栏位于UG NX5用户界面的最上方，用来显示软件名称及版本号，以及当前的模块和文件名等信息，如果对部件已经做了修改，但还没进行保存，其后面还会显示“修改的”提示信息。2菜单栏菜单栏位于标题栏的下方，包括了该软件的主要功能，每一项对应一个UG NX5的功能类别。它们分别是文件、编辑、视图、插入、格式、工具、装配、信息、分析、首选项、窗口和帮助。每个菜单标题提供一个下拉式选项菜单，菜单中会显示所有与该功能有关的命令选项。3工具栏UG NX5有很多工具栏的选择，当启动默认设置时，系统只显示其中的几个，工具栏是一行图符，每个图符代表一个功能。工具栏与下拉菜单中的菜单项相对应，执行相同的功能，可以使用户避免在菜单栏中查找命令的繁琐，方便操作。UG各功能模块提供了许多使用方便的工具栏，用户还可以根据自己的需要及显示屏的大小对工具栏图标进行设置。4提示栏提示栏主要用于提示用户如何操作，是用户与计算机信息交互的主要窗口之一。在执行每个命令时，系统都会在提示栏中显示用户必须执行的动作，或者提示用户的下一个动作。5状态栏状态栏位于提示栏的右方，显示有关当前选项的消息或最近完成的功能信息，这些信息不需要回应。6对话框轨道及其轨道夹在UG NX5中，几乎所有对话框都打开在对话框轨道的预定义位置上，用户可拖动对话框轨道将轨道夹放置在所需的目标位置上，也可单击轨道夹临时隐藏一个打开的对话框。另外，可以单击轨道夹中的松开按钮松开对话框，让它们浮在屏幕上，反之单击夹住，使其锁紧在轨道夹位置处。7绘图区绘图区是UG创建、显示和编辑图形的区域，也是进行结果分析和模拟仿真的窗口，相当于工程人员平时使用的绘图板。当光标进入绘图区后，指针就会显示为选择球。8坐标系图标在UG NX5的窗口左下角新增了绝对坐标系图标。在绘图区中央有一个坐标系图标，该坐标系称为工作坐标系WCS，它反映了当前所使用的坐标系形式和坐标方向。9资源导航器资源导航器用于浏览编辑创建的草图、基准平面、特征和历史记录等。在默认情况下，资源导航器位于窗口的左侧。通过选择资源导航器上的图标可以调用装配导航器、部件导航器、操作导航器、Internet、帮助和历史记录等。1.3 产品设计的一般过程在进行产品设计时，应该养成一种良好的产品设计习惯，这样可以节省设计时间，降低设计成本，提高产品的市场响应能力。在使用UG NX5软件进行产品设计时，需要了解产品的设计过程。1准备工作（1）阅读相关设计的文档资料，了解设计目标和设计资源。（2）搜集可以被重复使用的设计数据。（3）定义关键参数和结构草图。（4）了解产品装配结构的定义。（5）编写设计细节说明书。（6）建立文件目录，确定层次结构。（7）将相关设计数据和设计说明书存入相应的项目目录中。2设计步骤（1）建立主要的产品装配结构。用自上而下的设计方法建立产品装配结构树。如果有些以前的设计可以沿用，可以使用结构编辑器将其纳入产品装配树中。其他的一些标准零件，可以在设计阶段后期加入到装配树中。因为大部分这类零件需要在主结构完成后才能定形、定位。（2）在装配设计的顶层定义产品设计的主要控制参数和主要设计结构描述（如草图、曲线和实体模型等），这些模型数据将被下属零件所引用，以进行零件细节设计。同时这些数据也将用于最终产品的控制和修改。（3）根据参数和结构描述数据，建立零件内部尺寸关联和部件间的特征关联。（4）用户对不同的子部件和零件进行细节设计。（5）在零件细节设计过程中，应该随时进行装配层上的检查，如装配干涉、重量和关键尺寸等。此外，也可以在设计过程中，在装配顶层随时增加一些主体参数，然后再将其分配到各个子部件或零件设计中。1.4 三维造型设计步骤1理解设计模型了解主要的设计参数、关键的设计结构和设计约束等设计情况。2主体结构造型建立模型的关键结构，如主要轮廓，关键定位孔确定关键的结构对于建模过程起到关键作用。对于复杂的模型，模型分解也是建模的关键。如果一个结构不能直接用三维特征完成，则需要找到结构的某个二维轮廓特征。然后用拉伸旋转扫描的方法，或者自由形状特征去建立模型。UG允许用户在一个实体设计上使用多个根特征，这样，就可以分别建立多个主结构，然后在设计后期对它们进行布尔运算。对于能够确定的设计部分，先造型，不确定的部分放在造型的后期完成。设计基准（Datum）通常决定用户的设计思路，好的设计基准将会帮助简化造型过程并方便后期设计的修改。通常，大部分的造型过程都是从设计基准开始的。3零件相关设计UG允许用户在模型完成之后再建立零件的参数关系，但更加直接的方法是在造型过程中直接引用相关参数。困难的造型特征尽可能早实现。如果遇到一些造型特征实现较困难，尽可能将其放在前期实现，这样可以尽早发现问题，并寻找替代方案。一般来说，这些特征会出现在hollow、thicken、complex blending特征上。4细节特征造型细节特征造型放在造型的后期阶段，一般不要在造型早期阶段进行这些细节设计，否则会大大加长用户的设计周期。94第二章 平面连杆机构2.1 平面四杆机构的基本形式铰链四杆机构所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。选定其中一个构件作为机架之后，直接与机架链接的构件称为连架杆，不直接与机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的构件被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的构件称为摇杆。在铰链四杆机构中，有的连架杆能做整周转动，有的则不能，两构件的相对回转角为360 的转动副称为整转副。整转副的存在是曲柄存在的必要条件，按照连架杆是否可以做整周转动，可以将其分为三种基本形式，即曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。曲柄摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆中若一个为曲柄，另一杆为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的功能是：将转动转换为摆动，或将摆动转换为转动。图 2-1 铰链四杆机构(2)双曲柄机构铰链四杆机构的两个连架杆若都是曲柄，则为双曲柄机构。在双曲柄机构中，常见的还有正平行四边形机构（又称正平行双曲柄机构）和反平行四边形机构（又称反平行双曲柄机构）。双曲柄机构的功能是：将等速转动转换为等速同向、不等速同向、不等速反向等多种转动。 图2-2 平行四边形机构 图 2-3 双摇杆机构双摇杆机构铰链四杆机构的两个连架杆都是摇杆，则称为双摇杆机构。双摇杆机构的功能是：将一种摆动转换为另一种摆动。图 2-4 双摇杆机构 图2-5 鹤式起重机2.2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件在铰链四杆机构中，有的连架杆能做整周转动，有的则不能。两构件的相对回转角为360的转动副为整转副。整转副的存在条件是曲柄存在的必要条件，而铰链四杆机构三种基本形式的区别在于机构中是否存在曲柄和有几个曲柄，为此，需要明确整转副和曲柄存在的条件。（1）整转副存在的条件长度条件铰链四杆机构中有四个转动副，其能否做整周转动，取决于四构件的相对长度。在铰链四杆机构中，若最长构件长度lmax与最短构件长度lmin之和小于或等于其余两构件长度之和（其余两构件长度分别为l1、l2）,则该机构中必存在整转副，且最短构件两端的转动副为整转副。即整转副存在的长度条件为lmax+lminl1+l2，则机构中没有整转副。（2）曲柄存在的条件最短构件与最长构件长度之和小于或等于其余两构件长度之和。连架杆与机架两构件中必有一个是四构件中的最短杆。铰链四杆机构基本类型的判别方法在铰链四杆机构中最短构件与最长构件长度之和小于或等于其余两构件长度之和时：a取最短构件相邻的构件作为机架，则该构件为曲柄摇杆机构；b若取最短构件作为机架，则该机构为双曲柄机构；c若取对短构件对面的构件作为机架，则该机构为双摇杆机构。当对短构件与最长构件长度之和大于其余两构件长度之和时，则不论取那个构件作为机架，机构均为双摇杆机构。2.3 铰链四杆机构的演化在实际应用中还广泛采用者滑块四杆机构，它是由铰链四杆机构演化而来的，含有移动副的四杆机构，称为滑块四杆机构，常用的有曲柄滑块机构，导杆机构，摇块机构和定块机构几种形式。（1）曲柄滑块机构在如图所示的曲柄摇杆机构中，当曲柄1绕轴A转动时，铰链C将往复摆动。设将摇杆3做成滑块形式，并使其沿原话导轨往复移动，显然其运动性质并未发生改变；但此时铰链四杆机构已演化为曲线导轨的曲柄滑块机构。于是铰链四杆机构将变为常见的曲柄滑块机构。曲柄转动中心至滑块导路的距离e，称为偏距，若e=0则将其称为对心曲柄滑块机构；若e0则将其称为偏心曲柄滑块机构。设构件AB的长度为l1,构件BC的长度为l2，则保证杆AB杆成为曲柄的条件是：l1+el2。曲柄滑块机构用于转动与往复移动之间的运动转换，广泛应用于内燃机、空气压缩机、冲床和自动送料机等机械设备中。曲柄滑块机构中，若取不同构件作为机架，则该机构将演化为定块机构、摇块机构或导杆机构等。图 2-6 四连杆机构的演化（a）曲柄摇杆机构；（b）曲柄滑块机构；（c）导杆机构（2）定块机构在图所示曲柄滑块机构中，如果将滑块作为机架，则曲柄滑块机构便演化为定块机构。（3）摇块机构，如图所示曲柄滑块机构中若取2为固定构件，则可得摇块机构，这种机构广泛用于液压驱动装置中。（4）导杆机构如图所示曲柄滑块机构中，若取构件1作为机架，则曲柄滑块机构便演化为导杆机构。机构中构件4称为导杆，滑块3相对导杆滑动，并和导杆一起绕A点转动，一般取连杆2为原动件。当l1l2时，构件2和构件4都能做整周转动，此机构称为转动导杆机构。当l1l2时，构件2能做整周转动，构件4只能在某一角度内摆动，则该机构成为摆动导杆机构。连杆机构机传动特点1. 连杆机构中的运动副一般均为低副，因为低副两元素为面接触，故在传递同样载荷的条件下，两元素间的压强较小，可以承受较大的载荷，而且几何形状简单便于加工制造。2. 在连杆机构中，但原动件以同样的运动规律运动时，如果改变各构件的相对长度关系，便可使从动件得到不同的运动规律。3. 在连杆机构中，连杆上不同点的轨迹是不同形状的曲线（特称为连杆曲线），而且随着各构件相对长度关系的改变，这些连杆曲线的形状也将改变，从而可以得到各种不同形状的曲线，可以利用这些曲线来满足不同轨迹的要求。4连杆机构还可以方便的用来达到增力、扩大行程和实现较远距离的传动等目的。第三章 平面四杆机构的基本特性3.1 四杆机构的极位曲柄摇杆机构、摆动导杆机构和曲柄滑块机构中，当曲柄为原动件作整周连续转动时，从动件做往复摆动或往复移动的左右两个极限位置称为极位。3.2 四杆机构从动件的急回特性如图示,四杆机构从动件的回程所用时间小于工作行程所用的时间，称为该机构急回特性。 图 3-1 曲柄摇杆机构的急回特性急回特性用行程速比系数K表示极位夹角 从动摇杆位于两极限位置时，原动件两位置所夹锐角。越大，K越大，急回特性越明显。急回特性能满足某些机械的工作要求，如牛头刨床和插床，工作行程要求速度慢而均匀以提高加工质量，空回行程要求速度快以缩短非工作时间，提高工作效率。3.3 平面连杆机构的传力特性传动角与压力角：如图示在机构处于某一定位置时，从动件上作用力与作用点绝对速度方向所夹的锐角称为压力角。压力角的余角（=90 -）作为机构的传力特性参数，故称为传动角。 在四杆机构运动过程中，压力角和传动角是变化的，为使机构具有良好的传力特性应使压力角越小越好，传动角越大越好。 通常规定： max 许用压力角 或 min 许用传动角最小传动角min 出现的位置： 曲柄与机架的两个共线位置，如图示同理，曲柄滑块机构最小传动角出现在曲柄与导路垂直位置。 图 3-2 平面连杆机构的传力特性3.4 死点位置当机构在运动过程中，出现传动角为零时（或压力角为90），由于Pt = 0，则无论P力多大，均不能驱动从动件运动。这种“顶死”的现象称为机构的死点位置。死点出现在两类机构中:(1)曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构和曲柄导杆机构中，作往复运动的构件为主动件时，曲柄与连杆共线位置会出现死点。(2)平行四边形机构中,当主动曲柄与机架共线时，连杆也与输出曲柄与机架重合，从动件曲柄上传动角等于零，它将可能朝两个方向转动，也称为死点位置。第四章 四连杆的三维造型4.1 机架的三维造型打开UG5.0，新建文件。点击新建按钮，系统弹出文件新建对话框。在名称文本框中输入文件名称jijia；单击确定，进入建模环境。图 4-1 新建对话框单击长方体按钮输入长度10，宽度288，高度20。图 4-2 特征工具栏图4-3 长方体对话框图4-4 新建长方体选择边倒圆按钮，输入半径10，在长方体两边倒圆。图 4-5 特征操作工具栏图 4-6 边倒圆对话框图 4-7边倒圆后的长方体选择圆柱体按钮，在长方体两边建立两个圆柱凸台，输入高度5，圆的直径20图 4-8 圆柱对话框图 4-9 在两端加圆柱体凸台选择圆柱体按钮，在凸台上建立两个圆形孔。图 4-10 机架4.2 连架杆1的三维造型新建文件系统弹出文件新建对话框。在名称文本框中输入文件名称lianjiagan；单击确定，进入建模环境。图 4-11 新建对话框单击长方体按钮，输入长度10，宽度200，高度20，单击确定按钮。图 4-12 长方体对话框单击边倒圆按钮，在长方体两边倒圆，半径输入10。图 4-13 边倒圆后的长方体在一端建立凸台，高度20，直径10。如图4-14图 4-14在一端建立凸台在另一端建立一个直径20高度为5的圆柱体，在圆柱体上面建立凸台，直径10，高度15。图 4-15建立凸台图4-16 连架杆14.3 连架杆2的三维造型1、新建文件系统弹出文件新建对话框。在名称文本框中输入文件名称lianjiagan；单击确定，进入建模环境。2、单击长方体按钮，输入长度10，宽度112，高度20，单击确定按钮。3、单击边倒圆按钮，在长方体两边倒圆，半径输入10。4、在一端建立凸台，高度20，直径10。在另一端建立一个直径20高度为5的圆柱体，在圆柱体上面建立凸台，直径10，高度15。图 4-17 连架杆24.4 连杆的三维造型新建文件，系统弹出文件新建对话框，在名称文本框中输入名称liangan，单击确定，进入建模环境。图 4-18 新建对话框单击长方体按钮，输入长度10，宽度208，高度20，单击确定。图 4-19 长方体对话框选择边倒圆按钮，在两边倒圆，输入半径10。图 4-20 边倒圆后的长方体在两边建立两个直径10的孔。图 4-21 连杆第五章 四连杆的虚拟装配5.1 进入装配模块1启动UG NX，新建一个文件。2单击【标准】工具栏中的按钮，在弹出的下拉菜单中选择【装配】命令，进入装配模块。5.2 添加组件机架在菜单栏中选择【装配】【组件】【添加组件】命令，或者单击装配工具栏中的按钮，弹出【添加组件】对话框，如图所示。单击按钮，弹出【部件名】对话框，根据组件的存放路径选择组件机架jijia.prt，单击按钮，返回到【添加组件】对话框设置定位为“绝对原点”，单击按钮，将实体定位于原点，结果如图所示。图 5-1 添加组件对话框图5-2 添加机架5.3 装配连架杆1以“配对”的定位方式打开连架杆1组件lianjiagan1.prt，单击按钮进入配对条件对话框。图5-3 配对条件对话框单击配对按钮选择如图5-4所示红色的面，再选中如图5-5所示红色的面，单击确定按钮。单击按钮选择图5-6所示的红色的面，再选中如图5-7所示的红色的面，单击确定按钮，最后得到如图5-8所示 图 5-4装配关系图 5-5装配关系图 5-6装配关系图 5-7装配关系图 5-8 装配连架杆15.4 装配连架杆2同装配连架杆1，以“配对”方式打开连架杆2组件lianjiagan2.prt，单击按钮，装配结果如图5-9所示。图 5-9 装配连架杆25.5 装配连杆同装配连架杆（1）/(2)一样以“配对”方式打开连杆组件liangan.prt，单击按钮，进入配对条件对话框如图所示，单击配对类型里面的配对按钮，选择如图5-11所示的红色的面，再选中如图5-12所示的红色的面，单击按钮，再单击中心按钮，选择如图5-13所示的红色的面，再选中如图5-14所示的红色的面，单击按钮，再单击按钮，选择如图5-15所示红色的面，再选中如图5-16所示红色的面单击按钮，再单击按钮，得到最终装配图如图5-17所示。图 5-10 “配对条件”对话框图 5-11装配关系图 5-12装配关系图 5-13装配关系图 5-14装配关系图 5-15装配关系图 5-16装配关系图 5-17 完成的装配图第六章 平面四连杆机构的运动仿真平面四连杆机构的运动分析，就是对机构上的某点的位移、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。平面四连杆机构的运动设计方法有很多，传统的有图解法、解析法和实验法。通过UG NX软件，对平面四连杆机构进行三维建模，通过预先给定尺，之后建立相应的连杆、运动副及运动驱动，对建立的运动模型进行运动学分析，给出构件上某点的运动轨迹及速度和加速度变化的规律曲线，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。运动仿真是基于时间的一种运动形式，即在指定的时间段中运动，UG的仿真分析过程分3个阶段进行：前处理(创建连杆、运动副和定义运动驱动)；求解(生成内部数据文件)；后处理(分析处理数据，并转化成电影文件、图表和报表文件)。6.1 新建仿真打开运动导航器，在文件名上右击新建仿真，选择动力学，单击确定按钮图 6-1 运动导航器图 6-2 环境对话框6.2 新建连杆单击按钮，打开新建连杆对话框，如图所示图 6-3连杆对话框选中连杆1，点击创建连杆loo1，再选中连杆2点击创建连杆loo2，再选中连杆3点击创建连杆loo3，再选中连杆4点击创建连杆loo4，最后单击取消。打开运动导航器在运动导航器里面可以看到新建的四个连杆，在连杆4上面右击选择固定连杆，把连杆4设置成固定的。如图所示 图 6-4 运动导航器中显示的连杆 图 6-5 固定连杆loo46.3 创建运动副考虑到连杆与连杆之间考旋转副连接均作，将建立4个运动副，其中有2个运动副固定，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，使各部件运动结成一个整体。单击打开创建运动副对话框，如图所示，选择连杆1，创建旋转副指定驱动类型为恒定初速度为10单击按钮创建旋转副。 图 6-6 运动副对话框 图 6-7 设置驱动类型选择连杆2，在咬合连杆上打上勾，让其咬合连杆1，如图所示。单击按钮创建第二个运动副。图6-8 创建运动副对话框选中连杆3，在咬合连杆上打上勾，让你咬合连杆2。单击按钮，创建第三个运动副。选中连杆3，在连杆3和连杆4咬合的中心建立旋转副，如图所示。单击按钮，创建第四个运动副。 图 6-9 运动副对话框 图 6-10 解算方案对话框单击按钮进行解算，设置时间为100，步数为100，勾选步数下的通过按进行解算，点击确定进行解算。经过解算，可对平面四杆机构进行运动仿真显示及其相关的后处理，通过动画可以观察机构的运动过程，并可以随时暂停、倒退，选择动画中的轨迹选项，可以观察机构的运动过程，还可以生成指定标记点的位移、速度、加速度等规律曲线。第七章 平面四连杆的运动仿真分析我们知道，连杆上转动副为周转副的条件是：最短杆长度+最长杆长度之和其余两杆长度之和：组成该周转副的两杆中必有一杆位最短杆。分析：由预先给定的连杆长度数据，连杆1长度+机架长度其余两杆长度之和；所以转动副连杆1和机架之间的转动副为周转副，连杆1为曲柄，所以该机构应该为曲柄摇杆机构。点击运动仿真可以看到连杆正如分析的一样周转起来，确实是个曲柄。7.1 运动副图表分析曲柄（连杆1）为原动件，在其转动一周后，有两次与连杆2共线，如图所示。这时摇杆（连杆3）分别处于两个被称为极位的位置，当曲柄以等角速转动一周时，摇杆将在两个极位之间摆动，而且较明显地看到从一个极位到另一个极位要用的时间长，这就是摇杆的急回特性。摆杆角速度变化为了用UG定量地说明摇杆的急回特性，可以用UG中的Graphing功能，选定连杆2与连杆3构成的旋转副，Y轴属性请求选择速度，分量选择角度幅值，即表示角速度，接着点击确定输出图标，即可得出如图7-3所示图标。从表可以知道，摆杆从曲柄和连杆重合位置到曲柄和连杆共线位置需要20s，从曲柄和连杆共线到曲柄和连杆重合需要16s，从时间上说明了摆杆的急回特性。图 7-3摆杆角速度变化曲线运动副1的分析 因为机架是固定不动的，所以运动副1的角速度应该为0，如图所示图 7-4 机架的角速度的变化曲线运动副2的分析运动副2设置的是恒定角速度为10度/秒，由图7-5所示可以看出其角速度为10度/秒图 7-5 曲柄的角速度变化曲线运动副3的分析图 7-6 连杆的角速度变化曲线运动副5的分析图 7-7 摆杆角速度变化曲线从表可以知道，摆杆从曲柄和连杆重合位置到曲柄和连杆共线位置需要20s，从曲柄和连杆共线到曲柄和连杆重合需要16s，从时间上说明了摆杆的急回特性。7.2 死点位置当摇杆为主动件进行运动分析时，在如图所示的两个位置会出现不能使曲柄转动的“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。图 7-1 曲柄与连杆重合图 7-2 曲柄与连杆共线结 论本课题介绍了基于UG的空间四连杆的设计及运动仿真，给出了用UG建模的步骤和仿真分析的结果。UG NX是本课题所使用的软件，课题展示了UG NX5的用户界面，详细的介绍了UG NX的功能模块及其工作环境，产品设计的一般过程，三维造型的设计步骤。只有亲身动手去做才会更深刻的理解UG共能的强大。四连杆机构虽是个简单的机构，但在生活中却很常见，所以我们要熟悉其原理，特性。基本形式，以便在合适的场合使用它。总体来说，最重要的是在本课题的设计过程中我学到了很多知识，从中受益匪浅。了解了UG软件的基本建模方法，对平面四连杆机构有了更深入的理解和掌握。这些对我今后的学习和工作都会有很大帮助的。致 谢首先感谢季老师，在季老师的指导、帮助下，我才能顺利完成毕业设计。还要同班的兄弟们在我的毕业设计中对于目录的插入给我很大的帮助，衷心感谢他们。感谢在毕业设计中帮助过我的所有同学和师兄师姐们。参考文献1濮良贵 纪名刚 机械设计 北京：高等教育出版社 2008.2孙恒 陈作模 机械原理 北京：高等教育出版社.2007 3胡仁喜 康士廷 刘昌丽 UG NX5.0中文版从入门到精通 北京：机械工业出版社 20054于兴之 朱敬超 机械设计基础 武汉：武汉理工大学出版社20085屈福康 李勇峰 蔡凯武 模具CAD/CAM(UG) 北京：清华大学出版社 20096江洪 康瑛石 吴冬俊 UG NX 5.0基础 北京：机械工业出版社20107刘家平 机械制图 北京：中国人民大学出版社20088罗忠辉 黄世庆 机械设计与制造 北京：中国人民大学出版社20059李怀刚 王伟 计算机应用基础 北京：机械工业出版社2009 10郑祖斌 通用机械设备 北京：机械工业出版社2010附件：大学本科生毕业论文(设计)规范一、毕业论文（设计）格式规范一份完整的毕业论文（设计）材料一般应包括下列内容：（一）题目；（二）目录；（三）论文主体（包括中英文摘要及关键词；正文；致谢；参考文献等）；（四）附录。具体分述如下： （一）题目题目应力求简短、精确、有概括性，直接反映毕业论文（设计）的中心内容和学科特点。题目一般不超过20个汉字，如确有必要，可用副标题作补充。（二）目录毕业论文（设计）必须按其结构顺序编写目录，要求层次分明，体现文章展开的步骤和作者思路。目录格式是论文的结构层次，反映作者的逻辑思维能力，所用格式应全文统一，每一层次下的正文必须另起一行。目录独立成页，以章、节、小节来编排。(三) 论文主体1、中英文摘要及关键词摘要一般不分段，不用图表，以精炼的文字对毕业论文（设计）的内容、观点、方法、成果和结论进行高度概括，具有独立性和自含性，自成一篇短文，具有报导作用。中文摘要一般以200-300个字为宜。关键词是反映毕业论文（设计）内容主题的词或词组，一般35个。其中英文摘要与中文摘要基本对应，英文关键词之间用分号分开，最后一个关键词后不加任何标点。2、正文包括引言、正文、结论等部分。（1）引言引言也称前言、导论、导言、绪言、绪论等。它的作用是向读者初步介绍文章的背景和内容，通常包括以下几个方面：为什么写这篇文章，要解决什么问题；论文的主要观点；与课题相关的历史回顾；写作资料的来源、性质及其运用情况，论文的规划和简要内容；研究中的新发现；课题的意义等。（2）正文正文是论文的核心部分，是作者学术理论水平和创造性工作的综合体现，是作者运用掌握的材料与方法进行论证、得出结论的部分，其任务是分析问题和解决问题。根据不同论文研究的课题性质、研究方法的不同，理论型、实验型和描述型论文的正文格式和写法不尽相同，但他们的要求是一致的。即：主题明确：全文围绕主题展开讨论，不离题；论证充分：有观点、有思路、有材料、有说服力；结论清楚：研究导出的结论不含糊、易理解；逻辑严密：文字精炼流畅、条理清晰。（3）结论结论是论文要点的回顾和提高，是整个研究过程的结晶，是全篇论文的精髓。结论中应对本篇论文解决了什么问题，得出了什么规律，存在什么问题给出明确的回答。撰写结论时，要注意精炼准确、总结提高、前后呼应。3、致谢（无必要时可省略）以精练的文字，对在毕业论文（设计）工作中直接给予指导、帮助的人员表示谢意，言辞恳切，实事求是。4、参考文献毕业论文（设计）须在论文的最后列出参考文献。参考文献应以公开发表过的、作者真正阅读过的、与论文密切相关的或直接引用的为限，未发表过的论文、试验报告、内部资料等不宜列入。参考文献的列写必须严格按照毕业论文（设计）中引用的先后顺序依次列写。参考文献的列写格式，详见“毕业论文（设计）的书写规范与打印要求”。(四)附录（无附录时可省略）凡不宜收入正文中的、又有价值的内容可编入毕业论文的附录中。如：大号的设计图纸；篇幅较大的计算机程序（但以研究软件程序为主的毕业论文题目，其程序可作为正文的一部分）；过长的公式推演过程。其它内容如译文及原文、专题调研报告、文献综述等可另行装订成册。二、毕业论文（设计）的书写规范与打印要求（一）书写规范1、 引用有关政策、方针性内容务必正确无误，不得泄漏国家和单位机密。2、使用普通语体文写作，体例统一，文句通顺，无语法错误，简化字符合规范，标点符号使用正确，符号的上下角标和数码要写清楚且位置准确。3、采用中华人民共和国国家标准（GB31003102-93）规定的计量单位和符号，单位用正体，符号用斜体。4、使用外文缩写代替一术语时，首次出现的，应用括号注明其含义，如CPU(Central Processing Unit,中央处理器)。5、国内工厂、机关、单位的名称等应使用全名，如不得把“大学”简写成“衡阳师院”或“衡师院”。6、公式应另起一行并居中书写，一行写不完的长公式，最好在等号处或在运算符号处转行。公式编号用圆括号括起，示于公式所在行的行末右端。公式编序可以全文统一，依前后次序编排，也可以分章节编排，但二者不能混用。文中公式、表格、图的编排应统一。7、文中引用某一公式时，应写成：“由式（5）可知”。8、文中表格可以全文统一编序，也可以逐章独立排序，表序必须连续。文中引用表格时，“表”在前，序号在后，如：“见表8”。 表格格式可采用三线表，表格的名称和编号应居中，并位于表格上方，表序在前，表名在后，其中空一格，表名末不加标点符号。如： 9、文中插图都应有名称和序号，可以全文统一编序，也可以逐章独立排序，图序必须连续。文中引用插图时，“图”在前，序号在后，如：“见图12”。图的名称和编号应居中并写于图的下方，图序在前，图名在后，其中空一格，末尾不加标点。如： 插图应用Word文档绘制，或用CAD绘制后插入，不得用铅笔、钢笔、圆珠笔等绘制（特殊情况除外）。10、“正文”中如对某一术语或情况需加解释而又不宜写入正文时，应在此“术语”或“情况”后引入注释符号，置于右上角，有多个注释时，应依次编号，如：、。11、参考文献的书写格式：参考文献采用宋体5号字。正文引用参考文献依次编序，其序号用方括号括起上标注出。如“效率可提高25%2”,表示此结果援引自文献2。各类参考文献的编排格式及示例如下：a. 专著、论文集、学位论文、报告序号作者.文献题名文献类型标识.出版地:出版者,出版年.起止页码.1刘国钧,陈绍业,王凤翥.图书馆目录M.北京:高等教育出版社,1957,15-18.2辛希孟.信息技术与信息服务国际研讨会论文集:A集C.北京:中国社会科学出版社,19943张筑生.微分半动力系统的不变集D.北京:北京大学数学研究所,1983.4冯西桥.核反应堆压力管道与压力容器的LBB分析R.北京:清华大学核能技术设计研究院.1997.b. 期刊文章序号作者.文献题名J.刊名,年,卷(期):起止页码.5何龄修.读顾城南明史J.中国史研究,1998,(3):167-173.6金显贺,王昌长,王忠东,等.一种用于在线检测局部放电的数字滤波技术J.清华大学学报(自然科学版),1993,33(4):62-67.c. 论文集中的析出文献序号析出文献作者.析出文献题名A.原文献作者(任选).原文献题名C.出版地:出版者,出版年.析出文献起止页码.7钟文发.非线性规划在可燃毒物配置中的应用A.赵玮.运筹学的理论与应用中国运筹学会第五届大会论文集C.西安:西安电子科技大学出版社,1996.468-471.d. 报纸文章序号作者.文献题名N.报纸名,出版日期(版次).8谢希德.创造学习的新思路N.人民日报,1998-12-25(10).e. 国际、国家标准序号标准编号,标准名称S.9GB/T 16159-1996,汉语拼音正词法基本规则S.f. 专利序号专利所有者.专利题名P.专利国别:专利号,出版日期.10姜锡洲.一种温热外敷药制备方案P.中国专利:881056073,1989-07-26.g. 电子文献序号作者.电子文献题名