UG复杂动画的制作方法(运动仿真-不会都难)

UG培训——运动仿真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•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（ComputerAidedEngineering）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公开•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。•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•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、进入仿真界面开始-运动仿真-新建仿真-…广西华原过滤系统股份有限公司公开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公开右击4、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•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公开4.1、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）•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•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、定义上下滑动第一连杆第二连杆广西华原过滤系统股份有限公司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•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公开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•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•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；复杂运动广西华原过滤系统股份有限公司公开•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•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•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excel表中绘制；广西华原过滤系统股份有限公司公开可以在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绘制的时序图广西华原过滤系统股份有限公司公开在excel中制作的时序图60708090广西华原过滤系统股份有限公司公开01020304050012345678Func1手臂上下Func2手臂伸缩Func3爪子开合4.2.5、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——输入数据列•数据输入格式为：横坐标+“,”+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。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——excel+写字板+灵活的操作•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•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•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、新建一个结算方案广西华原过滤系统股份有限公司公开•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•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、添加驾驶员广西华原过滤系统股份有限公司公开动副，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•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、求解广西华原过滤系统股份有限公司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•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公开置、终止点位置等。常见错误——不能求解广西华原过滤系统股份有限公司公开质量为零出错：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，只做运动仿真可不考虑具体重量值）。常见错误——运动错乱•可能是运动副的原点和方向没有设置正确，大部分运动错乱是这个原因造成，通过调整“指定原点”（两个连接的连杆的原点要一致才不会出现连杆连接错位的情况）、“指定方向”等办法修改重新求解，有时候要反复修改很多次才能输出想要的结果；广西华原过滤系统股份有限公司公开次才能输出想要的结果；•另一个原因是时序图没有设计正确，哥哥干间的运动时序没有分配正确，需要重新核对时序图；广西华原过滤系统股份有限公司公开