2026年ug仿真试题及答案

2026年ug仿真试题及答案一、基础操作与参数化设计（共20分）1.请在UGNX12.0中完成以下操作：（1）将用户界面调整为“经典工具条”模式，并隐藏“实用工具”工具条；（2）创建图层方案：名称为“仿真层”，包含图层10（颜色RGB0,150,255，线宽0.35mm，类型为“工作层”）、图层20（颜色RGB255,100,100，线宽0.13mm，类型为“仅可见”）；（3）打开随考题提供的“参数化轴.prt”文件（模型为阶梯轴，含直径D1=60mm、D2=40mm、长度L1=80mm、L2=50mm的驱动参数），通过修改D2为45mm、L2为60mm，验证模型是否全参数驱动，并说明修改后轴的关键尺寸变化。答案：（1）操作步骤：点击左上角“菜单”→“首选项”→“用户界面”→在“布局”选项卡中选择“经典工具条”→确认；右键点击任意工具条→取消勾选“实用工具”。（2）创建图层方案：点击“菜单”→“格式”→“图层设置”→点击“新建方案”→输入名称“仿真层”→在图层10行中双击颜色列→选择RGB(0,150,255)，线宽列选择0.35mm，类型列选择“工作层”；同理设置图层20的颜色、线宽和类型为“仅可见”→点击“确定”保存。（3）修改参数：打开“参数化轴.prt”→点击“菜单”→“工具”→“表达式”→找到D2（值40）改为45，L2（值50）改为60→点击“应用”→模型更新后，阶梯轴第二段直径变为45mm，对应长度段由50mm变为60mm，其他未修改的D1=60mm、L1=80mm保持不变，验证了全参数驱动特性。二、复杂曲面建模（共30分）2.设计一个“螺旋导流叶片”零件（材料为铝合金，密度2.7g/cm³），要求如下：（1）基础轮廓：底面为直径Φ120mm的圆，顶面为直径Φ80mm的圆，两圆中心轴重合，轴向高度H=150mm；（2）叶片特征：沿中心轴螺旋上升，导程S=300mm（即旋转360°轴向移动300mm），叶片厚度t=5mm，起始角度0°，终止角度270°；（3）使用“规律曲线”和“扫描”命令完成叶片建模，并计算零件总质量（保留3位小数）。答案：（1）创建基础圆柱：点击“圆柱”命令→选择ZC轴为中心轴，底面圆心在原点，直径120mm，高度150mm→完成后，在顶面创建Φ80mm的圆柱（高度0，仅作辅助）。（2）提供螺旋线：点击“曲线”→“规律曲线”→选择“螺旋线”→定义螺距为S/360=300/360=0.833mm/°，半径规律为“线性”：起始半径60mm（Φ120/2），终止半径40mm（Φ80/2），角度范围0°~270°，轴向起始Z=0，终止Z=270×0.833≈225mm（超过零件高度150mm，后续需裁剪）→提供螺旋线。（3）创建叶片截面：在螺旋线起点（0°,Z=0）处创建垂直于螺旋线的平面→在该平面内绘制矩形（长度=叶片厚度t=5mm，宽度=叶片径向延伸长度=60-40=20mm）→矩形中心对齐螺旋线。（4）扫描提供叶片：点击“扫描”→选择螺旋线为引导线，截面为矩形→设置“沿引导线扫掠”→调整比例和方位（保持截面与引导线垂直）→完成扫描后，使用“修剪体”命令，用Z=150mm的平面裁剪叶片，保留Z≤150mm部分。（5）质量计算：点击“分析”→“测量体”→选择叶片实体→体积V=扫描体体积（需扣除可能的重叠部分，实际计算为：螺旋扫掠体积≈π×(R²-r²)×H×(270/360)，其中R=60+2.5=62.5mm，r=60-2.5=57.5mm，H=150mm→V≈π×(62.5²-57.5²)×150×0.75≈π×(600)×150×0.75≈212057.5mm³=212.0575cm³→质量m=ρV=2.7×212.0575≈572.555g。三、装配设计与干涉检查（共20分）3.装配“减速箱传动组件”（包含输入轴、齿轮A（齿数Z1=20，模数m=3）、输出轴、齿轮B（齿数Z2=60，模数m=3）、箱体），要求：（1）采用自顶向下设计，在装配中创建齿轮A和齿轮B的实体（齿轮均为标准渐开线直齿，齿宽b=25mm）；（2）设置齿轮啮合约束（中心距a=m(Z1+Z2)/2，齿侧间隙0.1mm）；（3）检查齿轮与箱体的干涉，若存在干涉（假设箱体孔直径Φ150mm，齿轮A顶圆直径Φ(20×3+2×3)=Φ66mm），提出调整方案。答案：（1）自顶向下创建齿轮：在装配环境中，点击“新建组件”→选择“空”→命名为“齿轮A”→进入齿轮A的建模环境→使用“齿轮建模”工具→输入参数：渐开线直齿，Z1=20，m=3，压力角20°，齿宽25mm→提供齿轮实体；同理创建齿轮B（Z2=60，其他参数相同）。（2）约束设置：将输入轴与齿轮A通过“同心”约束（轴与齿轮内孔Φ(20×3×0.5)=Φ30mm），“接触对齐”约束轴肩与齿轮端面；输出轴与齿轮B同理；齿轮A与齿轮B的约束：选择“齿轮啮合”→指定两齿轮的分度圆（Φ60mm和Φ180mm）→中心距a=3×(20+60)/2=120mm→设置齿侧间隙为0.1mm（通过调整齿轮B的轴向位置或修改箱体孔位置实现）。（3）干涉检查：点击“分析”→“干涉检查”→选择齿轮A与箱体→系统提示无干涉（齿轮A顶圆Φ66mm＜箱体孔Φ150mm）；若假设箱体孔设计错误（如Φ70mm），则需调整：①修改箱体孔直径至Φ≥66+2×(最小间隙0.5mm)=Φ67mm；②或调整齿轮A的齿顶高系数（如从1.0改为0.8，使顶圆直径=m(Z+2×0.8)=3×(20+1.6)=Φ64.8mm）。四、运动仿真（共20分）4.对“四连杆机构”（固定杆AB长100mm，连杆BC长150mm，摇杆CD长80mm，曲柄AD长60mm）进行运动仿真，要求：（1）在UGMotion模块中定义连杆（AB为固定杆，AD为驱动曲柄）；（2）设置运动副：AB与AD为旋转副（A点），AB与CD为旋转副（B点），AD与BC为旋转副（D点），BC与CD为旋转副（C点）；（3）添加驱动：AD以100rpm匀速旋转，仿真时间5s，输出C点的位移-时间曲线和最大速度值。答案：（1）定义连杆：进入“运动仿真”模块→创建新仿真→连杆AB（固定）：选择AB实体→勾选“固定连杆”；连杆AD：选择AD实体；连杆BC：选择BC实体；连杆CD：选择CD实体。（2）添加运动副：旋转副A（AB与AD）：选择A点，轴方向为Z轴；旋转副B（AB与CD）：选择B点，轴方向Z轴；旋转副D（AD与BC）：选择D点，轴方向Z轴；旋转副C（BC与CD）：选择C点，轴方向Z轴。（3）设置驱动：对旋转副A（AD）添加“旋转驱动”→类型为“恒定”，速度=100rpm=100×2π/60≈10.472rad/s→仿真时间5s（AD旋转5×100/60≈8.333圈）。（4）后处理：运行仿真→进入“结果”→选择C点→创建“位移-时间”曲线（X、Y方向分量）→最大速度计算：通过速度曲线峰值，C点最大速度出现在曲柄AD与连杆BC共线时，约为v_max=ω×L_BC×sinθ（θ为BC与水平线夹角），实际仿真结果约为150mm/s（具体数值以仿真软件计算为准）。五、有限元分析（共10分）5.对“齿轮轴”（材料45钢，σb=600MPa，σs=355MPa，E=200GPa，μ=0.3）进行静力学分析，已知：齿轮轴直径Φ50mm，长度L=300mm，齿轮安装在中间位置（长度150mm处），齿轮分度圆直径Φ150mm；承受扭矩T=500N·m，径向力F=2000N（垂直于轴线）；约束条件：轴两端轴承支撑（简化为固定约束）。要求：（1）划分四面体网格（单元大小5mm）；（2）施加扭矩和径向力；（3）输出等效应力云图，判断是否满足强度要求（安全系数n≥1.5）。答案：（1）网格划分：进入“仿真”模块→创建FEM文件→选择“3D四面体网格”→单元大小5mm→全局控制→提供网格（节点数约12000，单元数约7000）。（2）载荷施加：扭矩T=500N·m=500×10³N·mm→在齿轮分度圆处（半径75mm）施加切向力F_t=T/r=500×10³/75≈6666.67N（均布在齿轮齿宽25mm上）；径向力F=2000N施加在齿轮中心位置（节点上）。（3）约束设置：轴两端面（Φ50mm）添加