UG复杂动画的制作方法(运动仿真-不会都难).pdf

UG培训 运动仿真 广西华原过滤系统股份有限公司公 开广西华原过滤系统股份有限公司公 开 授课人 成文术 时间 2014年11月 1 运动仿真的用途 运动仿真的用途 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 运动仿真是UG CAE Computer Aided Engineering 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 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 通过UG Modeling的功能建立一个三维实体模型 利用的功能给三 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 的连接关系既可建立一个运动仿真模型运动仿真模型 UG Motion的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作 运动合理性分装配分析工作 运动合理性分 析工作析工作 诸如干涉检查 轨迹包络等 得到大量运动机构的运动参数 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验证该运动机构设 计的合理性 并且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 运动仿真功能的实现步骤 运动仿真功能的实现步骤 1 建立一个运动分析场景 2 进行运动模型的构建 包括设置 每个零件的连杆特性 设置两个连杆 间的运动副和添加机构载荷 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 间的运动副和添加机构载荷 3 进行运动参数的设置 提交运动 仿真模型数据 同时进行运动仿真动 画的输出和运动过程的控制 4 运动分析结果的数据输出和表格 变化曲线输出 人为的进行机构运动 特性的分析 3 进入仿真界面 进入仿真界面 开始 运动仿真 新建仿真 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 仿真界面仿真界面 右键下拉菜单 仿真界面的大部 分功能 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 右击右击 4 仿真模型 仿真模型 手臂下行 爪子夹紧 手臂上行 手臂伸出送 料 手臂下行 爪子松 开 手臂上行 手臂缩 回 至此完成一个工 作周期 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 作周期 下一个工作周期由位 置信号触发 比如冲 床的上止点限位 如此往复循环 运动距离 上下20mm 伸缩 80mm 抓紧10mm 4 1 定义连杆 定义连杆 连杆是可运动部件的最小单元 仿 真的第一步需将运动仿真模型的各 个相互运动部件 或部件组合 定 义为连杆 本模型定义如下连杆 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 4 1 定义连杆 定义连杆 本模型定义如下连杆 辅助连杆 增强运动效果 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 叠料被抓取的原片料 4 2 定义运动副 定义连杆间的连接方式 定义运动副 定义连杆间的连接方式 旋转副 旋转运动 两个部件绕同一轴线旋转 滑动副 平移运动 两个相连件互相接触并保 持着相对的滑动 柱坐标系 旋转运动 一个部件绕另一个部件 相对旋转 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 相对旋转 螺钉 一个部件绕另一个部件 或机架 作相 对的螺旋运动 4 2 1 定义上下滑动 定义上下滑动 上下运动行程20mm 定义滑动副的第一个连杆 相互运动的两个连杆之一 哪 个是第一连杆哪个是第二连杆没有严格界定 一般选择离 固定基座比较近的为第一个连杆 指定原点 指定滑动的起点 也就是这个关节的坐标原点 指定方位这个连杆的运动的正方向 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 指定方位 这个连杆的运动的正方向 定义滑动副的第二个连杆 指定原点 指定滑动的起点 也就是这个关节的坐标原点 指定方位 这个连杆的运动的正方向 注意 如果两个连杆的 指定方向 所指定的矢量方向一 致 且所加驱动为正 则连杆的运动方向跟设计的运动方 向相同 指定方向 不一致时 连杆运动方向反向 4 2 1 定义上下滑动 定义上下滑动 第一连杆 第二连杆 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 第二连杆 一般选择离固定基座比较 近的连杆为第一个连杆 另一个为第二连杆 4 2 2 定义其它滑动副 定义其它滑动副 手臂伸缩运动 爪子开 闭 三个爪子分三个滑动副单独定义 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 定义圆片料的运动定义圆片料的运动 为了做出圆片料被抓取 并放到指定工位的运动效果 需要额外设置一些辅助的运动 部件及设置 类似于二维制图 里的辅助线 运动的时候可以 不显示这部分 否则很难得 这两个部件之间定义 一个滑动副 用于实 现圆片料上 下运动 夹紧后上行 到工位 上方后下行 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 不显示这部分 否则很难得 到圆片料被三抓机构夹取的运 动效果 为图简便 可用一些长方 体 圆柱体 螺旋线等来作为 这些辅助部件或辅助线 这两个部件之间定义一 个滑动副 实现圆片料 随手臂伸出到指定工位 4 2 3 定义各个运动副之间的驱动 定义各个运动副之间的驱动 无 不定义运动 恒定 等速率运动 简谐运动 正弦函数 函数 按指定函数运动 复杂 的多关节协调运动一般用这种方 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 的多关节协调运动一般用这种方 式比较好实现 但需事先定义好 函数 关节驱动 简单运动简单运动 单个或不超过三个关节 运动副 的独立运动 各动各的 不需要协调时间 复杂运动复杂运动 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 超过三个关节 运动副 的关联运动 需要协调各个关节的运动时间 4 2 4 本案例的运动分解 本案例的运动分解 0 1秒 手臂向下运动 1 1 5秒 爪子抓紧 1 5 2 5秒 手臂向上运动 2 5 4秒 手臂伸出 4 5秒手臂向下运动 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 4 5秒 手臂向下运动 5 5 5秒 爪子张开 5 5 6 5秒 手臂向上运动 6 5 8秒 手臂缩回 至此 完成一个工作周期的动作分解 注 这里的 秒 可以不等同于实际的 时间秒 运动时序图运动时序图 为了更清楚明了的分配和定义各个运动副的运动时间 可以通 过绘制运动时序图来实现 当运动副的数量比较多的 且每个 运动副需要按照一定的节拍和先后次序协调运动时 时序图的 绘制就显得格外重要 甚至不可缺少 时序图可以在二维制图软件 如CAXA CAD 中进行绘制 也 可以在表中绘制 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 可以在excel表中绘制 时序控制图的优点 直观明了 便与修改 便于查错和修改 方便后期维护和更新 CAXA绘制的时序图绘制的时序图 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 在在excel中制作的时序图中制作的时序图 60 70 80 90 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 0 10 20 30 40 50 012345678 Func1 手臂上下 Func2 手臂伸缩 Func3 爪子开合 4 2 5 设置运动函数 设置运动函数 菜单栏 函数管理器 AFU格式表 新建 定义具体坐标信息和数据 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 新建 输入数据列 注意 在坐标定义里设置好时间轴X和位移轴Y 默认情况下Y轴 是角位移 4 2 5 设置运动函数 设置运动函数 输入数据列输入数据列 数据输入格式数据输入格式为 横坐标横坐标 纵坐标纵坐标 根据时序图的运动拆分知道 这个运动过程 需要8秒才能完成一个运动周期 因此 我 们将整个送料过程细分为80个时间点来定义 位移 也就是 我们要在0 8秒的时间周期 里头每隔0 1秒定义各个运动部件的位移 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 里头 每隔0 1秒定义各个运动部件的位移 具体位置 横坐标为时间 纵坐标为位移 横坐标为时间 纵坐标为位移 每个关节对应81组坐标值 每组坐标值有两 个数和一个逗号 总共81x3x3xk 729xk个字 符 k为数字的位数 一个一个的输入会 令人崩溃 方法也不可取 那么就需要换一 种可行的方式来输入 4 2 6 一种可行且快速的输入方法 一种可行且快速的输入方法 excel 写字板写字板 灵活灵活的的操操作作 根据CAD中设计好的时序图 将时间和位移列写到Excel表中 时间可以等间隔 位移按照等差数列递增或递减 以上才做借 助Excel表的快速自动填写方式实现 和别数字可以根据需要灵 活调整 在Excel表的时间列和位移列之间插入一列 号 UG的输入 格式限定用 号作为坐标值间隔 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 格式限定用 号作为坐标值间隔 将填写好的坐标数据列 三列 时间 逗号 位移 复制粘贴到 写字板中 在写字板里调用字符替换功能 将 长空格 替换 为 空字符 并把多余的空行去掉 将写字板里替换了字符的坐标数据复制粘贴到UG的AFU表格数 据的XY数据输入框里 并把多余的空行去掉 至此 完成一个函数的编辑定义 按同样方式编辑定义其它函数 4 2 7 将函数添加到运动副的驱动中 将函数添加到运动副的驱动中 选择已经定义的函数坐标并确定 完成关节驱动的函数关联设置 如果在这里找不到已经设置了的函 数 那么可能的原因是坐标轴没有 正确设置 也就是X轴 Y轴的坐标 单位没有设置正确 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 单位没有设置正确 按同样的方式设置其它运动副的驱 动函数 5 运动仿真求解 运动仿真求解 设置相关计算参数 包括分析类型 时间 步 数 重力方向和数值等 分析类型 根据需要选择 运动分析一般选择 第一项 时间 单位 秒 需要分析的时间总长t 比 5 1 新建新建一个一个结算结算方案方案 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 时间 单位 秒 需要分析的时间总长t 比 如 本案例所要仿真的送料过程运动周期为8秒 那么 这里分析解算的时间就写8秒或8的倍 数 其他时间也可以 但不合适的时间观看动 画不方便 步数 指的是把需要分析的时间总长t分解为n 等分 n为步数 仿真要解算的是在这n个时 间点上整个机构各个部件的位置 然后连贯显 示 就成为我们能看到的仿真动画 步数越 多 运动越平滑 但计算时间会长些 5 运动仿真求解 运动仿真求解 指定驱动运动副及其驱动方式 一般用于只有一个驱动件 也就是所有运 动副里头只有一个运动副设置了驱动 的 场合 我们这个例子有多个带有驱动的运 动副可以不用添加驾驶员 已测试过 5 2 添加驾驶员添加驾驶员 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 动副 可以不用添加驾驶员 已测试过 由驾驶员和没有驾驶员模拟仿真都有结果 输出 5 运动仿真求解 运动仿真求解 完成了求解前的所有设置之后 通过点击求解 按钮进行求解 如下图 如果一切都设置正 确 求节能顺利进行的话 绘图界面上方会有 计算进度显示 0 100 如果计算进行不 顺利需根据实际情况调整和修改相关参数 然 5 3 求求解解 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 顺利需根据实际情况调整和修改相关参数 然 后重新计算 计算的结果 数据和曲线等 会自动添加到左 边导航器的菜单中 如右图所示 6 仿真结果的查看 仿真结果的查看 查看动画 动画工具栏里头列出了动画 的各种查看方式 包括播放 方式 播放速度 起始点位 置 终止点位置等 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 置 终止点位置等 常见错误常见错误 不能求解不能求解 广西华原过滤系统股份有限公司广西华原过滤系统股份有限公司公 开公 开 质量为零出错 所有杆件质量不能为 零 对于质量为零的杆件可以给其随意 编一个质量值 如果做受力分析需按实 际质量填写