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[运动仿真教程] 运动仿真20例教程UG运动仿真就上UG网

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发表于 2017-4-19 07:07:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 ug网 于 2017-4-19 08:57 编辑

机构设计是机械设计中的灵魂,一种独特、新颖的机构设计体现了设计者的智慧与创新的精神。谁掌握、了解的机构越多,在研发设计新产品时就越主动,越有办法。
但是,熟练的掌握各种机构的设计并非易事,并非一日之功。它又是一种“隐性知识”,不是刚刚毕业就可以掌握的知识。需要日积月累,不断从实践、生活中学习,结合理论不断的总结,才能逐步地掌握。
但对于那些刚刚从事机械设计的人,才走上机械设计岗位的人,是否有一条稍微快捷的办法呢?我想尝试下面所述的方法:利用三维软件的运动仿真技术,把在实践中用到的、见到的以及在书本上学到的,常用的机构,绘制成三维模型仿真运动,让那些枯燥的平面图形变成实物一样的机构模型,并让他“动”起来,像看动画片一样。轻松地、在较短的时间里了解各种机构的运动原理,并大大地加深印象和记忆,用这样的办法来“缩短”掌握机构的时间。在老师的帮助下,首先完成了下面几个常用机构的仿真运动并作了简单的说明,方法是否可行?等候读者的消息。

20个常用机构的运动仿真案例1、风扇摇头机构
图1是风扇摇头机构的原理模型。该机构把电机的转动转变成扇叶的摆动。红色的曲柄与蜗轮固接,蓝色杆为机架,绿色的连架杆与蜗杆(电机轴)固接。电机带扇叶转动,蜗杆驱动蜗轮旋转,蜗轮带动曲柄作平面运动,而完成风扇的摇头(摆动)运动。机构中使用了蜗轮蜗杆传动,目的是降低扇叶的摆动速度、模拟自然风。
风扇摇头机构运动仿真.png
图1 风扇摇头机构

2、用摆动扇形齿轮实现间接送料机构
图2 是一个曲柄摇杆机构。绿色的可调曲柄可作整周旋转。并驱动扇形齿轮(摇杆)摆动,扇形齿轮又使蓝色小齿轮正反转动,若小齿轮与电磁离合器或超越离合器结合可完成间歇转动,可完成间断送料。
摆动扇形齿轮机构.png
图2 摆动扇形齿轮机构
3、量筒开盖落料机构
图3 用于电子秤自动计量的设备上,绿色的量筒挂在电子秤上(图中未显示),当充填的物料达到设定的要求时,秤重传感器发出信号,通过电磁阀接通单作用气缸,活塞杆伸出推动摇杆转动,打开量筒盖,物料下落;气缸复位,红色的配重块自动关盖。
开盖落料机构.png
图3 开盖落料机构
4、犁爪伸缩机构
图4 为一犁地机构示意图。黄色的车轮缘上铰接多个红色的犁爪,犁爪的另一端与绿色的连杆相铰接,连杆又与深蓝色的圆环相铰接,圆环与浅蓝色的偏心圆盘铰接,偏心圆盘与车轴固接;偏心圆盘中心位置应在车轴垂直下方。当轮转动时圆环绕固定的偏心圆盘转动,并带动犁爪伸缩完成犁地的动作。该机构原理也可用于包装生产线步进送料机构。
犁爪伸缩机构.png
图4 犁爪伸缩机构
5、转动导杆与摆动导杆串接机构
图5 为牛头刨床的运动原理模型。可实现由转动到往复的直线运动过程。主动件是一个浅红色的短曲柄,曲柄铰接一个蓝色的滑块,滑块与蓝色的转动导杆相配合,滑块可以在转动导杆的导槽中滑动。转动导杆的另一端也铰接一个滑块,并与黄色的摆动的导杆相配合,摆动导杆的下端与机架铰接,上端与棕色连杆铰接,棕色连杆可带动粉红色的滑块(刨头)作往复直线运动。刨头向左运动为工作状态,向右为退出状态。此机构工作状态近似匀速平稳运动并具有快速退出功能。
转动导杆与摆动导杆串接机构.png 图5 转动导杆与摆动导杆串接机构
6、用正反转销驱动摆杆机构
图5所示的机构,可使输入的转动转换成往复摆动。主动红色小锥齿轮与两个大锥齿轮同时啮合,使两个大齿轮转向相反。在两个大齿轮的内端面各固接一个圆柱销,两个圆柱销交替与蓝色的摆动导杆槽配合,使摆杆往复摆动。若在一个圆柱销脱离摆杆的瞬间,用锁止机构或电磁离合器可使摆杆间歇。
正反转销驱动摆杆机构.png
图6 正反转销驱动摆杆机构
7、翻转机构
图5翻转机构可将主动导杆的直线移动转换成零件夹持器的180度的翻转。红色直动导杆前端铰接一绿色的零件夹持器,夹持器的下部与灰色摆杆铰接,摆杆的上端与机架铰接。当导杆移动到设定的长度时,夹持器可把零件翻转180度。该机构可用于印刷及包装生产线上。
翻转机构.png
图7 翻转机构
8、用双偏心轮驱动导杆机构
图6机构是驱动轴带动两个与之固接的偏心盘(分别为红色与蓝色),轴转动带动两个黄色连杆,连杆用转动副与偏心圆盘连接。连杆的另一端分别于带有圆弧槽的导杆铰接,圆弧槽的导杆上端又与一个灰色摇杆铰接,摇杆的上端与机架铰接。黄色导杆一端铰接一个弧形滑块,圆弧导杆的往复摆动驱动导杆作往复直线运动。
双偏心轮驱动导杆机构.png ]图8 双偏心轮驱动导杆机构
9、切膜(纸)机构
该机构用于自动包装机上,对使用塑料薄膜打包的物品进行最后热合封接及剪断。该机构可使上下两个绿色的刀杆同时向相反的方向运动,携带热合及切断刀反复完成闭合、分开的运动,从而不间断地完成打包剪断工作。使用两个相同的齿轮驱动两个粉色的转盘(导杆),两个转盘大小相等转动方向相反。转盘上各有一个相同的滑槽,滑槽内装有红色的滑块。每个滑块的外端与上下刀杆的灰色转轴相连接并组成转动副,滑块的里端装有凸轮辊子轴承,该轴承与黄色侧板上的椭圆形槽形凸轮配合组成滑动副。圆盘转动时,并在滑块及红色直线导轨的的作用下,驱动上下导杆沿着椭圆形的轨迹运动,并且使热合切断刀在中间对称面接合,完成热合及剪断动作。
9 切膜机构运动仿真.png 图9 切膜机构
10、翻转压板与楔夹紧机构
图10时用于加工零件的工装夹具。展示了一种快速的加紧零件的方法。被加工黄色零件用销钉定位后,先前推动灰色的手柄就可完成对加工零件的加紧,其方法快速、简单。仿真运动已清楚地表示出,这里不再论述了。
10翻转压板与楔加紧夹具运动仿真.png
图10 翻转压板与楔加紧夹具
11、气钻行星机构
图11是把气动叶片泵与行星轮系传动的组合机构。压缩气体推动叶片泵转子旋转,带动中心齿轮旋转,中心齿轮与三个均布的绿色行星轮啮合,行星轮又带动红色转臂旋转,转臂上装有钻卡头(未示出)卡上钻头即可钻孔了。
11 气钻与行星齿轮机构运动仿真.png
图11 气钻与行星齿轮机构
12、切纸(膜)调速机构
为了使切刀切纸时的瞬时速度与送纸速度一致(同步),当改变送至速度或改变切纸长度时应调节切刀转速。图12就是一种调节机构。马达驱动棕色的大同步带轮匀速转动,与其同轴黄色的转动导杆也同步转动。输出链轮(粉红色)用链条与切刀连接(图中未示出),链轮转速变化时,切刀的转速也随之改变。链轮又与一个装有凸轮棍子轴承的黄色圆盘固结,棍子轴承可在转动导杆的直槽中滑动。转动的导杆通过棍子轴承带动圆盘与链轮转动。由于链轮转旋转轴与转动导杆的旋转轴不同轴是偏心的,构成了一个旋转导杆机构。导杆做匀速转动而链轮是非匀速转动。转动棕色的手柄,可调节偏心距的大小,通过试切或计算总可以解决切纸速度与送纸速度同步的位置。
12 切纸速度调节机构运动仿真.png
图12 切纸速度调节机构

13、对开螺母机构
图13是普通车床采用的对开螺母机构,它用燕尾槽组装在溜板箱中;利用两个半螺母与车床丝杠的开合,完成切削螺纹的工作。用手柄转动灰色转盘时,由于转盘上有两个对称布置的凸轮槽,凸轮槽又与两个销轴配合,销轴拨动红绿两色的螺母安装座上,使其安装座开合并带动红色的两个半螺母开合。螺母闭合时与车床丝杆接通,带动溜板箱沿车床导轨移动完成螺纹的制作。
13对开螺母机构运动仿真.png
图13 对开螺母机构
14、用于冲压床的双曲柄机构
红色齿轮转动时,通过其上的固定转轴带动黄色的连杆旋转,连杆又带动蓝色的曲柄旋转,粉红色的连杆一端与曲柄上的滑块铰接,另一端与黄色滑块连接,黄色滑块的上下运动,可完成冲压工作。红色齿轮活套在绿色的大轴上;蓝色的曲柄也铰接在大轴的端面上。大轴中心到曲柄的铰接点的距离最短且固定(为机架),该机构是一个双曲柄机构。
14 双曲柄机构运动仿真.png
图14 双曲柄机构
15、方形轨迹机构
图15机构可用于包装生产线上,实现间接输送包装物。它利用两个完全相同行星轮系,在行星轮上安装的蓝色连杆(用来移动包装物)。当两个灰色转臂旋转时,行星齿轮与固定的内齿轮啮合,其连杆近似走出一个方形轨迹;连杆上伸出的两臂带着一个包装物前移,随后撤离包装物,完成一次间歇输料过程。
15 方形轨迹机构运动仿真.png
图15 方形轨迹机构
16、用凸轮调节锥齿轮周转轮系输出轴转速机构
该机构可实现输出轴的复杂运转。用一个绿色的凸轮控制灰色的行星锥齿轮的公转,使输出轴由匀速转动变成非匀速转动。右端红色的锥齿轮是主动齿轮,通过行星齿轮与另一个红色的从动锥齿轮啮合,从动锥齿轮与一个黄色的直齿轮同固结在输出轴上;两个红色的齿轮大小一样。行星直齿轮铰接在蓝色转臂的一端。蓝色的小直齿轮与凸轮同固结在一个轴上,小直齿轮与大直齿轮啮合。
主动锥齿轮转动时输出轴上的大直齿轮带动小直齿轮转动,从而使凸轮转动,凸轮又使转臂转动带动行星锥齿轮绕输入轴线转动(公转)成为行星轮,它的自转与公转使输出轴的转速改变;输出轴速的改变又影响凸轮的转速,从而使输出轴得到复杂的运动。通过改变凸轮的轮廓尺寸就可改变输出轴的转速。
16 用凸轮调节圆锥齿轮的输出轴转速机构运动仿真.png 图16 用凸轮调节圆锥齿轮的输出轴转速机构
17、用凸轮调节输出轴转速机构
图17与图16所示的机构类似,只不过全部是直齿轮,也可以通过改变凸轮的形状来改变输出轴的转速。这里不再重复论述。
17 用凸轮调节输出轴的转速运动仿真.png
图17 用凸轮调节输出轴的转速
18、手动夹爪机构
转动红色的手柄时,螺杆驱动黄色的螺母作直线移动,横向布置的深蓝色小轴也随螺母一起移动;小轴的两端两侧红色滑块上的孔配合,驱动滑块沿两个斜向布置的小轴移动,若在滑块安装夹爪,可以同时夹住或撑开需爪夹的零件或物品。此机构还可自动定心。
18 手动夹爪机构运动仿真.png
图18 手动夹爪机构
19、凸轮夹紧机构
图19 是一个简单易行的夹紧机构。转动手柄,黄色凸轮随之转动,凸轮驱动三个灰色的摇臂将红色的零件夹紧。三个摇臂装有可调节的螺杆,用于调节夹紧力的大小;凸轮有三个均匀分布的轮廓曲线,可同时夹紧零件。模型省略了定位件,仅展示了夹紧机构。
19 凸轮夹紧机构运动仿真.png
图19 凸轮夹紧机构
20、移动夹紧机构
图20 为把内部机构表示清楚,夹具体与夹持的零件没画出。转动中间蓝色的螺母使红色的连座下移,绿色推杆伸出推动三个摇臂转动把零件夹紧。松开螺母利用弹簧的弹力使连座恢复原位。
20 移动夹紧机构运动仿真.png
图20 移动夹紧机构

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发表于 2017-4-20 07:50:26 | 显示全部楼层
这东西好啊,收藏无限,佩服佩服
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发表于 2017-6-5 15:52:10 | 显示全部楼层
能把第八个的ug模型发给我吗?
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发表于 2017-11-29 15:07:50 | 显示全部楼层
这些模型在哪里可以下载?
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发表于 2018-5-31 06:56:29 | 显示全部楼层
学UG就上UG网-就上UG网,见证您学UG的迷茫与成长。
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发表于 2018-9-25 09:16:20 | 显示全部楼层
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发表于 2018-11-16 20:50:17 | 显示全部楼层
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发表于 2018-11-18 02:09:13 学UG就上UG网 | 显示全部楼层
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发表于 2020-7-31 17:24:01 | 显示全部楼层
值得收藏学习,这个做方案是特别直观
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