關(guān)于UG NX 4.0 Motion模塊在《理論力學(xué)》剛體運(yùn)動學(xué)中的應(yīng)用研究
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論文導(dǎo)讀：在目前大學(xué)機(jī)械類系列課程教學(xué)中，各種制造業(yè)信息化軟件的學(xué)習(xí)越來越多，如Catia,Pro/E，UGNX等軟件。機(jī)構(gòu)中任意構(gòu)件或點的相對速度和加速度及位移。對于運(yùn)動驅(qū)動比較復(fù)雜或結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)來說，做理論上的計算和分析往往比較困難，有時候要使用近似的方式求得結(jié)果，而且在解析過程中有些連桿的質(zhì)量會被忽略以方便計算，由于UGNX4.0是一個CAD/CAE/CAM一體化軟件，因此可以從建模到仿真無縫連接，可以通過UGNXCAD模塊建立復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，對于三維實體模型，在UGNXMotion模塊中可以對該實體添加材料并能自動找到該實體的質(zhì)心及慣性矩，還可以為運(yùn)動副添加復(fù)雜的運(yùn)動驅(qū)動，最后通過動畫仿真及圖表功能生成想要的速度、加速度、位移和力的曲線。（2）進(jìn)入運(yùn)動仿真（Animation）對話框，設(shè)置時間為0.1秒，步數(shù)為50步。在《理論力學(xué)》的教學(xué)中引入NXMotion模塊后，學(xué)生對運(yùn)動學(xué)的知識更感興趣，體會更加深刻。
關(guān)鍵詞：UG，NX4.0，《理論力學(xué)》，剛體運(yùn)動學(xué)，運(yùn)動仿真，速度，加速度
1.前言
在目前大學(xué)機(jī)械類系列課程教學(xué)中，各種制造業(yè)信息化軟件的學(xué)習(xí)越來越多，如Catia,Pro/E，UG NX等軟件。通常這些軟件只是作為一門獨立的課程來講授。我系不但開設(shè)有UG NX課程，而且在大學(xué)四年中將UG NX CAD/CAE/CAM/PLM模塊貫穿其中，不管是教學(xué)還是課程設(shè)計都是以UG NX為主要輔助工具，將理論知識與應(yīng)用軟件相結(jié)合。論文格式。論文格式。
使用UG NX 4.0 Motion模塊可以對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析、動力學(xué)分析、干涉分析、軌跡跟蹤、及生成速度、加速度、位移和力的圖表曲線，使用UG NX 4.0 Motion可以輕松解決以下理論力學(xué)問題：
運(yùn)動學(xué)：點的運(yùn)動和剛體的基本運(yùn)動；機(jī)構(gòu)中任意構(gòu)件或點的相對速度和加速度及位移；有復(fù)雜運(yùn)動驅(qū)動的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析。
動力學(xué)：剛體的平動和定軸轉(zhuǎn)動；質(zhì)點的振動；碰撞；連桿之間的作用力與反作用力。
對于運(yùn)動驅(qū)動比較復(fù)雜或結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)來說，做理論上的計算和分析往往比較困難，有時候要使用近似的方式求得結(jié)果，而且在解析過程中有些連桿的質(zhì)量會被忽略以方便計算，由于UG NX 4.0 是一個CAD/CAE/CAM一體化軟件，因此可以從建模到仿真無縫連接，可以通過UG NX CAD模塊建立復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，對于三維實體模型，在UG NX Motion模塊中可以對該實體添加材料并能自動找到該實體的質(zhì)心及慣性矩，還可以為運(yùn)動副添加復(fù)雜的運(yùn)動驅(qū)動，最后通過動畫仿真及圖表功能生成想要的速度、加速度、位移和力的曲線。大大提高了分析精度和效率。論文格式。
2. 使用理論知識解析四桿機(jī)構(gòu)的平面運(yùn)動
在理論力學(xué)解決剛體平面運(yùn)動的速度問題中一般使用以下三種方法：1.基點法；2.速度投影法；3.速度瞬心法。以機(jī)械工業(yè)出版社2007年1月出版的《理論力學(xué)解題和應(yīng)試指南》（蔡泰信 編著）第143頁6-6為例：
在圖1所示的四連桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄OA鉛垂向上時，搖桿BC也鉛垂向上，且B和O點在同一水平線上；曲柄OA具有順時針的角速度
=10rad/s和角加速度
=5rad/
。已知OA=r=0.3m，BC=
=1m，AB=l=1.2m,試求該瞬時桿AB的角速度和角加速度，以及點B的速度和加速度大小。
圖1
鑒于本文篇幅有限，中間過程省略，最后書中例題的結(jié)果為：
桿AB的角速度
=0；桿AB的角加速度
=18.1 rad/
點B的速度
=3m/s；點B的加速度
=
m/=11.35 m/
3. 在UG NX 4.0 Motion模塊中分析
該例題在UG NX中的解決流程如圖2所示。
圖2
3.1建模
該例題屬于運(yùn)動學(xué)仿真，因此不必建立實體模型。從起始菜單進(jìn)入UG NX建模（Modeling）模塊，使用草圖（Sketch）命令畫出必要的線段，并按照例題中所給的尺寸完全約束即可。
3.2 運(yùn)動仿真
�。�1），從起始菜單進(jìn)入UG NX運(yùn)動分析（Motion）模塊，將分析環(huán)境設(shè)置為運(yùn)動學(xué)，定義OA為連桿L001，AB為連桿L002 ，BC為連桿L003 ，OA與地之間為旋轉(zhuǎn)副J001，運(yùn)動驅(qū)動為10+5t，單位：rad/s。OA與AB之間為旋轉(zhuǎn)副J002，AB與BC之間為旋轉(zhuǎn)副J003，BC與地之間為旋轉(zhuǎn)副J004。在B點處添加標(biāo)記點A001。如圖3所示。
圖3
（2）進(jìn)入運(yùn)動仿真（Animation）對話框，設(shè)置時間為0.1秒，步數(shù)為50步。動畫仿真完畢，點擊“生成圖表”（Graphing）進(jìn)入定義圖表對話框，將運(yùn)動副J003的絕對角速度和角加速度的幅值作為“定義的曲線”，將來圖表中這兩條曲線就是AB的角速度和角加速度曲線，將標(biāo)記點A001的速度和加速度的幅值作為“定義的曲線”，將來圖表中這兩條曲線就是B點的速度和加速度曲線，如圖4所示。確定后生成圖表如圖5所示。
圖4
圖5
在圖5所示圖表中Time為0時標(biāo)記出四條曲線的值，它們自上而下分別為B點的速度、AB桿的角加速度、B點的加速度、AB的角速度。因此：
桿AB的角速度=0；桿AB的角加速度=18.07 rad/
點B的速度=3000mm/s=3m/s；點B的加速度=11350m m/=11.35m/s
與書中例題的計算結(jié)果一致。
4 結(jié)束語
在《理論力學(xué)》的教學(xué)中引入NX Motion 模塊后，學(xué)生對運(yùn)動學(xué)的知識更感興趣，體會更加深刻。使用NX Motion可以解決更精確的解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)仿真問題，使學(xué)生能在以后的機(jī)構(gòu)設(shè)計中得到廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 蔡泰信 理論力學(xué)解題和應(yīng)試指南[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 2007年1月
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