齿轮系运动仿真的实例详解

范例概述:

本范例介绍的是一个空间定轴齿轮系机构的运动仿真，机构模型如图5.5.1所示。在该机构中轴1为主动轴，两个正齿轮齿数均为17，内齿轮齿数为51，大锥齿轮齿数均为30，小锥齿轮齿数均为20，在进行运动仿真之前，注意要在装配模块中将齿轮调整到啮合良好的位置。在UG NX运动仿真中，“齿轮副”和“2-3传动副”均可用于定义齿轮传动。读者可以打开视频文件D:\ug10.16\work\ch05.05\gear_train.avi查看机构运行状况。

图5.5.1 机构模型

Step1.打开装配模型。打开文件D:\ug10.16\work\ch05.05\gear_train_asm.prt。

Step2.进入运动仿真模块。选择命令，进入运动仿真模块。

Step3.新建运动仿真文件。在“运动导航器”中右击gear_train_asm节点，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“环境”对话框。

Step4.设置运动环境。在“环境”对话框中的区域选中单选项；取消选中区域中的3个复选框；选中对话框中的复选框；在下方的文本框中采用默认的仿真名称“motion_1”；单击按钮。

Step5.定义连杆1。选择下拉菜单命令，系统弹出“连杆”对话框；选取图5.5.2所示的轴1和小锥齿轮1为连杆1；在下拉列表中选择选项；在区域中取消选中复选框；在文本框中采用默认的连杆名称“L001”；单击按钮，完成固定连杆1的定义。

图5.5.2 定义连杆1

Step6.定义连杆2。选取图5.5.3所示的轴2、大锥齿轮1和大锥齿轮2为连杆2；在下拉列表中选择选项；在区域中取消选中复选框；在文本框中采用默认的连杆名称“L002”；单击按钮，完成连杆2的定义。

图5.5.3 定义连杆2

Step7.定义连杆3。定义图5.5.4所示的轴3和小锥齿轮2为连杆3；单击按钮。

Step8.定义连杆4。定义图5.5.5所示的直齿轮1为连杆4；单击按钮。

Step9.定义连杆5。定义图5.5.5所示的直齿轮2为连杆5；单击按钮。

Step10.定义连杆6。定义图5.5.5所示的内齿轮为连杆6；单击按钮。

图5.5.4 定义连杆3

图5.5.5 定义其他连杆

Step11.定义连杆1中的旋转副。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；在模型中选取图5.5.6所示的边线1为参考，系统自动选择连杆及原点；在区域的下拉列表中选择选项，在矢量下拉列表中选择选项。

（2）单击“运动副”对话框中的选项卡；在下拉列表中选择选项；在文本框中输入值120。

（3）单击按钮，完成旋转副的创建。

Step12.定义连杆2中的旋转副。选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；在模型中选取图5.5.6所示的边线2为参考，系统自动选择连杆及原点；在区域的下拉列表中选择选项，在矢量下拉列表中选择选项;单击按钮，完成旋转副的创建。

图5.5.6 定义旋转副（一）

Step13.定义连杆3中的旋转副。选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；在模型中选取图5.5.7所示的边线1为参考，系统自动选择连杆及原点；在区域的下拉列表中选择选项，在矢量下拉列表中选择选项;单击按钮，完成旋转副的创建。

图5.5.7 定义旋转副（二）

Step14.定义连杆4中的旋转副。选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；在模型中选取图5.5.7所示的边线2为参考，系统自动选择连杆及原点；在区域的下拉列表中选择选项，在矢量下拉列表中选择选项;单击按钮，完成旋转副的创建。(www.xing528.com)

Step15.定义连杆3中的旋转副。选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；在模型中选取图5.5.8所示的边线1为参考，系统自动选择连杆及原点；在区域的下拉列表中选择选项，在矢量下拉列表中选择选项;单击按钮，完成旋转副的创建。

Step16.定义连杆4中的旋转副。选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；在模型中选取图5.5.8所示的边线2为参考，系统自动选择连杆及原点；在区域的下拉列表中选择选项，在矢量下拉列表中选择选项;单击按钮，完成旋转副的创建。

图5.5.8 定义旋转副（三）

Step17.定义齿轮副1。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“齿轮副”对话框。

（2）定义齿轮的参考运动副。单击“齿轮副”对话框区域中的按钮，在“运动导航器”的Joints节点下选取旋转副J001为齿轮的第一个运动副；单击区域中的按钮，选取旋转副J002为齿轮的第二个运动副。

（3）定义参数。在“齿轮副”对话框区域的文本框中输入值20/30，其余参数接受系统默认设置。

（4）单击按钮，完成齿轮副的定义，如图5.5.9所示。

图5.5.9 定义齿轮副1

Step18.定义齿轮副2。选择下拉菜单命令；单击“齿轮副”对话框区域中的按钮，在“运动导航器”的Joints节点下选取旋转副J002为齿轮的第一个运动副；单击区域中的按钮，选取旋转副J003为齿轮的第二个运动副；在“齿轮副”对话框区域的文本框中输入值30/20，其余参数接受系统默认设置；单击按钮，完成齿轮副的定义，如图5.5.10所示。

图5.5.10 定义齿轮副2

Step19.定义2连接传动副。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“2-3传动副”对话框。

（2）定义类型。在下拉列表中选择选项。

（3）定义参考运动副。单击“2-3传动副”对话框区域中的按钮，在“运动导航器”的Joints节点下选取旋转副J003为第一个运动副；单击区域中的按钮，选取旋转副J004为第二个运动副。

（4）定义参数。在区域的文本框中输入值1；在区域的文本框中输入值-1，其余参数接受系统默认设置。

（5）单击按钮，完成2连接传动副的定义，如图5.5.11所示。

Step20.定义齿轮副3。选择下拉菜单命令；单击“齿轮副”对话框区域中的按钮，在“运动导航器”的Joints节点下选取旋转副J004为齿轮的第一个运动副；单击区域中的按钮，选取旋转副J005为齿轮的第二个运动副；在“齿轮副”对话框区域的文本框中输入值1，其余参数接受系统默认设置；单击按钮，完成齿轮副的定义，如图5.5.12所示。

图5.5.112 连接传动副

图5.5.12 定义齿轮副3

Step21.定义齿轮副4。选择下拉菜单命令；单击“齿轮副”对话框区域中的按钮，在“运动导航器”的Joints节点下选取旋转副J005为齿轮的第一个运动副；单击区域中的按钮，选取旋转副J006为齿轮的第二个运动副；在“齿轮副”对话框区域的文本框中输入值-17/51，其余参数接受系统默认设置；单击按钮，完成齿轮副的定义，如图5.5.13所示。

Step22.定义解算方案并求解。选择下拉菜单命令，系统弹出“解算方案”对话框；在下拉列表中选择选项；在下拉列表中选择选项；在文本框中输入值10；在文本框中输入值500；选中对话框中的复选框；单击按钮，完成解算方案的定义。

Step23.定义动画。在“动画控制”工具条中单击“播放”按钮，查看机构运动；单击“导出至电影”按钮，输入名称“gear_train”，保存动画；单击“完成动画”按钮。

Step24.选择下拉菜单命令，保存模型。

图5.5.13 定义齿轮副4