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摘 要： 本文在对螺旋千斤顶结构部件进行建模的基础上，介绍了利用UG运动仿真模块对该机构模型进行运动仿真的分析方法和具体步骤，分析该机构在运动过程中的情况，为该机构的优化设计提供重要依据。
关键词： UG 螺旋千斤顶 运动仿真
运动分析用于建立运动机构三维模型，分析其规律。运动分析模块会自动复制主模型的装配文件，并且制订一系列不同的运动分析方案。每个运动分析方案均可独立修改，而不会影响装配模型。千斤顶是一种常用的小型起重工具，广泛应用在铁路、建筑和汽车维修等方面。在三维建模的基础上，利用UG运动仿真分析模块进行机构的运动仿真分析，能够展现机构的实际运动过程和运动轨迹，能够直观地表现机构的运动，确定设计上的合理性。UG的运动分析模块实现机构的运动仿真，为下一步做结构分析、有限元分析、强度分析及优化设计打下良好基础。本文主要以螺旋千斤顶为研究对象，利用UG/modeling模块对其各部件进行三维实体建模后，通过UG/Motion模块对螺旋千斤顶机构进行相关的运动仿真分析，最后得出运动过程。
1.UG运动仿真模块简介
运动仿真方案的创建是进行运动仿真的关键。创建模型仿真，首先需要确定各零件部件之间的静态关系，对连杆进行运动仿真定义。根据装配模型建立一个新的仿真模型时，仿真模块会自动将装配模型中的一个个零部件（Part），映射成仿真模型中的连杆（Link），而且会选择一个连杆为接地连杆。因此，首先要定义仿真模型的连杆。
（1）创建连杆（links）L001。打开事先已经创建的螺旋千斤顶装配模型，如图1所示。单击运动工具条上的【连杆】按钮，打开连杆对话框，在视图区选择底座的中心直线为连杆，由于直线没有质量、体积，可以自定义以上中心直线的质量、体积。在连杆对话框中，单击质量和惯性标签，打开【质量和惯性】选项卡。在【质量和惯性】选项卡中，单击【质心】按钮，选择底座中心线上一点为原点。在质量，Ixx，Iyy，Izz，文本框中分别输入数值10，如图2所示，单击【应用】按钮，完成连杆L001的创建。
（2）创建连杆（links）L002。单击运动工具条上的【连杆】按钮，打开连杆对话框，在视图区选择起重螺杆，旋转杆，顶盖，螺钉，作为连杆L002，如图3，“质量属性”选项选择自动，单击确定，完成连杆L002的创建。
（3）添加运动副。运动副是要确定各零件之间的动态关系，定义运动副的运动仿真，利用装配模型建立仿真模型，仿真模块会自动将装配模中的约束运动仿真模型中。单击运动工具栏中的【运动副】按钮，选择连杆L001，在“类型”下拉列表中选择滑动副，指定原点为连杆L001上的一点，指定方向为Z轴正向。单击运动副对话框中的【驾驶员】标签，点击“平移”选项卡，在下拉列表中选择“恒定”选项，在“初速度”文本框中输入数值10，如图4所示，单击【应用】按钮，完成滑动副的创建。
单击运动工具栏中的【运动副】按钮，打开运动副对话框，类型选择“螺旋副”选项，在“选择连杆”选项，选择事先设定的连杆L002。在“指定原点”选项，选择起重螺杆中心线的一点。在“指定方位”选项，选择Z轴正方向为指定放心。单击“基本标签选项卡”里的【选择连杆】按钮，选择连杆L001，完成咬合连杆的设定。在设置选项卡里，螺纹模数比一栏输入数值-2。单击【确定】按钮，完成螺旋副的设置。
（4）定义运动驱动，完成解算方案。单击运动工具栏中的【解算方案】按钮，弹出结算方案对话框，在“结算方案类型”选项中选择“常规驱动选项”，在“分析类型”选项中，选择运动学/动力学选项，在时间文本框中输入数值2，步数文本框中输入数值100。如图5所示。在重力选项卡中，选择重力方向为竖直向下，重力常数为默认值，求解器参数数字阻尼设置为1.0，最大迭代次数设置为50，单击【应用】按钮，关闭解算方案对话框，完成解算。单击运动工具栏中的【动画】按钮，在弹出的动画对话框中，单击播放按钮，机构模型开始做仿真运动，得到不同时刻的状态，如图6。
3.结语
通过UG/Motion模块进行的运动仿真，使人们能够直观地看到运动构件的运动过程，能够解决机构的运动学问题，以实现比较精确的仿真效果，体现出了三维辅助设计的先进优势，而这些是传统二维设计不能做到的，缩短了产品的设计周期，降低了研发成本，对提高产品的品质和优化有极大帮助。按照传统的设计方法，许多分析必须等到物理样机做出来之后进行，例如干涉检查。这样不但会造成设计周期过长，而且会造成大量资金的浪费。
参考文献：
[1]杜立彬.UGNX6.0[M].电子工业出版社，2007.
[2]CAD/CAM/CAE技术联盟.UGNX8[M].清华大学出版社，2012.
[3]贾大玮.基于UG的运动支架模型运动仿真与分析[J].煤矿机械，2012，33（3）：43-44.
[4]曹旺萍.基于UG的偏心机构模型运动仿真[J].信息技术教学与研究，2015.
[5]夏德伟，张俊生，陈树勇.UGNX4.0中文版机械设计典型范例教程[M].北京：电子工业出版社，2006.
[6]宋晓华，汪建平.基于UG的平面连杆机构运动仿真和分析[J].农机化研究，2005.
关键词： UG 螺旋千斤顶 运动仿真
运动分析用于建立运动机构三维模型，分析其规律。运动分析模块会自动复制主模型的装配文件，并且制订一系列不同的运动分析方案。每个运动分析方案均可独立修改，而不会影响装配模型。千斤顶是一种常用的小型起重工具，广泛应用在铁路、建筑和汽车维修等方面。在三维建模的基础上，利用UG运动仿真分析模块进行机构的运动仿真分析，能够展现机构的实际运动过程和运动轨迹，能够直观地表现机构的运动，确定设计上的合理性。UG的运动分析模块实现机构的运动仿真，为下一步做结构分析、有限元分析、强度分析及优化设计打下良好基础。本文主要以螺旋千斤顶为研究对象，利用UG/modeling模块对其各部件进行三维实体建模后，通过UG/Motion模块对螺旋千斤顶机构进行相关的运动仿真分析，最后得出运动过程。
1.UG运动仿真模块简介
运动仿真方案的创建是进行运动仿真的关键。创建模型仿真，首先需要确定各零件部件之间的静态关系，对连杆进行运动仿真定义。根据装配模型建立一个新的仿真模型时，仿真模块会自动将装配模型中的一个个零部件（Part），映射成仿真模型中的连杆（Link），而且会选择一个连杆为接地连杆。因此，首先要定义仿真模型的连杆。
（1）创建连杆（links）L001。打开事先已经创建的螺旋千斤顶装配模型，如图1所示。单击运动工具条上的【连杆】按钮，打开连杆对话框，在视图区选择底座的中心直线为连杆，由于直线没有质量、体积，可以自定义以上中心直线的质量、体积。在连杆对话框中，单击质量和惯性标签，打开【质量和惯性】选项卡。在【质量和惯性】选项卡中，单击【质心】按钮，选择底座中心线上一点为原点。在质量，Ixx，Iyy，Izz，文本框中分别输入数值10，如图2所示，单击【应用】按钮，完成连杆L001的创建。
（2）创建连杆（links）L002。单击运动工具条上的【连杆】按钮，打开连杆对话框，在视图区选择起重螺杆，旋转杆，顶盖，螺钉，作为连杆L002，如图3，“质量属性”选项选择自动，单击确定，完成连杆L002的创建。
（3）添加运动副。运动副是要确定各零件之间的动态关系，定义运动副的运动仿真，利用装配模型建立仿真模型，仿真模块会自动将装配模中的约束运动仿真模型中。单击运动工具栏中的【运动副】按钮，选择连杆L001，在“类型”下拉列表中选择滑动副，指定原点为连杆L001上的一点，指定方向为Z轴正向。单击运动副对话框中的【驾驶员】标签，点击“平移”选项卡，在下拉列表中选择“恒定”选项，在“初速度”文本框中输入数值10，如图4所示，单击【应用】按钮，完成滑动副的创建。
单击运动工具栏中的【运动副】按钮，打开运动副对话框，类型选择“螺旋副”选项，在“选择连杆”选项，选择事先设定的连杆L002。在“指定原点”选项，选择起重螺杆中心线的一点。在“指定方位”选项，选择Z轴正方向为指定放心。单击“基本标签选项卡”里的【选择连杆】按钮，选择连杆L001，完成咬合连杆的设定。在设置选项卡里，螺纹模数比一栏输入数值-2。单击【确定】按钮，完成螺旋副的设置。
（4）定义运动驱动，完成解算方案。单击运动工具栏中的【解算方案】按钮，弹出结算方案对话框，在“结算方案类型”选项中选择“常规驱动选项”，在“分析类型”选项中，选择运动学/动力学选项，在时间文本框中输入数值2，步数文本框中输入数值100。如图5所示。在重力选项卡中，选择重力方向为竖直向下，重力常数为默认值，求解器参数数字阻尼设置为1.0，最大迭代次数设置为50，单击【应用】按钮，关闭解算方案对话框，完成解算。单击运动工具栏中的【动画】按钮，在弹出的动画对话框中，单击播放按钮，机构模型开始做仿真运动，得到不同时刻的状态，如图6。
3.结语
通过UG/Motion模块进行的运动仿真，使人们能够直观地看到运动构件的运动过程，能够解决机构的运动学问题，以实现比较精确的仿真效果，体现出了三维辅助设计的先进优势，而这些是传统二维设计不能做到的，缩短了产品的设计周期，降低了研发成本，对提高产品的品质和优化有极大帮助。按照传统的设计方法，许多分析必须等到物理样机做出来之后进行，例如干涉检查。这样不但会造成设计周期过长，而且会造成大量资金的浪费。
参考文献：
[1]杜立彬.UGNX6.0[M].电子工业出版社，2007.
[2]CAD/CAM/CAE技术联盟.UGNX8[M].清华大学出版社，2012.
[3]贾大玮.基于UG的运动支架模型运动仿真与分析[J].煤矿机械，2012，33（3）：43-44.
[4]曹旺萍.基于UG的偏心机构模型运动仿真[J].信息技术教学与研究，2015.
[5]夏德伟，张俊生，陈树勇.UGNX4.0中文版机械设计典型范例教程[M].北京：电子工业出版社，2006.
[6]宋晓华，汪建平.基于UG的平面连杆机构运动仿真和分析[J].农机化研究，2005.