本书是“UGS PLM应用指导系列丛书”的运动分析分册，根据美国UGS公司的优秀教材资料编译而成。

本书共11章，内容包括NX机构运动仿真的基本概念、运动仿真应用模块的基本结构、各种分析类型（运动学仿真、动力学仿真及静平衡仿真），并详细介绍了各种运动对象，即连杆、运动付、力、扭矩、弹性衬套和接触单元等。本书在介绍机构运动仿真原理的同时详细介绍了具体的操作步骤，并附有大量的实例帮助读者熟悉课程内容。

本书可作为NX机构运动仿真的培训教材，也可以作为大专院校机械类专业的CAD/CAM/CAE专业教材，同时可作为广大NX用户和CAE爱好者的中文参考资料。

前    言

NX运动仿真模块（NX/Motion Simulation）是一个模拟仿真分析的设计工具，它既能进行运动学（Kinematic）仿真，又能进行动力学（Dynamic）仿真。它可以分析产品的临界位置、反作用力、速度及加速度等。

本书是英文资料NX/Motion Simulation的中文编译本，主要目标是培训用户掌握使用CAE软件的技巧。本教程涉及一些机械工程的基础原理，但不是自由刚体运动学（静平衡、动力学、运动学）教科书的替代课本。

本教程主要介绍以下一些内容：

? 用连杆（Links）、运动付（Joints）、运动输入（Motion Input）构造一个运动仿真，并使之运动；

? 查询运动仿真的信息，修改编辑模型及运动仿真的特征；

? 管理多个运动仿真（Motion Simulation）及机构；

? 给运动仿真加力、力矩、弹簧、阻尼、减振块和接触运动付；

? 设置标记及其他封装分析选项（Packaging Option），从而可以对标记、组件进行跟踪，分析其临界状态，并进行干涉检查等；

? 利用电子图表进行运动仿真。

本教程共分11章及4个附录。

第1章  模块简介和基本技能

第2章  连杆、质量及材料特性

第3章  运动付

第4章  运动驱动、关节运动仿真及运动仿真

第5章  编辑和管理运动仿真

第6章  封装选项

第7章  电子表格和图表

第8章  标量力和矢量力

第9章  标量扭矩和矢量扭矩

第10章  弹簧和阻尼

第11章  弹性衬套和接触单元

每章均附有练习。开始的练习会有非常详细的练习指导，随着学习的深入，练习指导会越来越简洁。

附录A提供实例及操作说明。它是本教程的补充，用来强化所学的内容，并帮助读者进一步巩固所学的内容。

附录B、C、D分别介绍了接触与接触参数、机构学与刚件机构学以及材料功能，以供读者学习时参考。

本书附有光盘，其中包括了本书中所有练习题所需的部件文件，以供读者学习时使用。

本书可供分析师、工程师、设计师使用，也可供需要进行机构运动仿真的其他工程技术人员使用。本书读者必须具有中级的NX建模技能和知识，至少必须学完NX建模的实践与应用的相关知识。希望通过本书的学习，使广大用户和读者能快速正确地应用NX/Motion Simulation运动仿真技术对产品进行分析，将产品的设计水平提升到一个新的   台阶。

本书由UGS PLM Solutions（中国）公司的顾问徐六飞老师审校，她不仅对本书作了认真细致的校核与修改，而且提出了很多有益的建议，在此表示衷心的感谢。在此还要特别感谢UGS PLM Solutions（中国）公司的高级顾问洪如瑾老师和资深技术顾问张振亚先生，他们对本书的成稿作了很大的贡献，在此一并致谢。

           胡小康        

            2006年6月

目    录

第1章  模块简介和基本技能 1

1.1  概述 1

1.1.1  什么是运动仿真模块 1

1.1.2  运动仿真模块能执行何种类型的分析 1

1.1.3  如何创建运动仿真 2

1.1.4  如何使一个运动仿真中的机构运动起来 2

1.2  进入运动仿真模块 2

1.3  仿真选项 3

1.4  运动仿真部件文件之间的相互关系 5

1.5  创建初始的运动仿真 5

1.6  运动仿真的结构 6

1.7  运动仿真模块工具条 7

1.8  运动仿真模块预设置 8

1.8.1  进入运动仿真模块预设置对话框 8

1.8.2  运动机构对象参数 9

1.8.3  分析文件参数 10

1.8.4  ADAMS积分器参数 10

1.8.5  后处理参数 11

1.9  嵌入式解算器ADAMS 11

1.9.1  前处理器 11

1.9.2  求解 11

1.9.3  后处理 11

1.9.4  ADAMS输入文件 11

1.10  运动驱动、关节运动仿真和运动仿真 12

1.10.1  运动驱动 12

1.10.2  关节运动仿真 13

1.10.3  运动仿真 14

1.11  预测工程和工程判断准则 15

第2章  连杆、质量及材料特性 29

2.1  连杆的定义 29

2.2  创建连杆 29

2.3  用户自定义质量特性 31

2.3.1  质量特性初步 31

2.3.2  用户自定义质量特性 31

2.4  定义材料 34

2.4.1  系统默认的及继承的材料设置 35

2.4.2  赋材料值 35

2.5  单位转换器 36

第3章  运动付 42

3.1  运动付的定义 42

3.2  运动付的类型 43

3.3  创建运动付 44

3.3.1  创建运动付/选择步骤 45

3.3.2  默认的原点和方向 48

3.3.3  预先考虑及精确选择物体的重要性 48

3.4  旋转付 49

3.4.1  运动特征 49

3.4.2  旋转付创建步骤指导 49

3.5  固定付 50

3.5.1  运动特征 51

3.5.2  固定付创建步骤指导 51

3.6  滑动付 51

3.6.1  运动特征 52

3.6.2  滑动付创建步骤指导 52

3.7  万向节 53

3.7.1  运动特征 53

3.7.2  万向节创建步骤指导 54

3.7.3  万向节的方向 54

3.8  球面付 56

3.8.1  运动特征 56

3.8.2  球面付创建步骤指导 56

3.9  Gruebler数 57

3.9.1  Gruebler数的“近似”特性 58

3.9.2  自由度大于零、等于零、小于零的情况 58

3.9.3  有关过约束机构模型的告诫 59

3.10  咬合连杆——设计位置和装配位置 68

3.11  柱面付 73

3.11.1  运动特征 73

3.11.2  柱面付创建步骤指导 74

3.12  平面付 75

3.12.1  运动特征 75

3.12.2  平面付创建步骤指导 76

3.13  点在线上付 76

3.13.1  运动特征 76

3.13.2  点在线上付创建步骤指导 77

3.14  线在线上付 77

3.14.1  运动特征 78

3.14.2  线在线上付创建步骤指导 78

3.15  点在面上付 83

3.15.1  运动特征 83

3.15.2  点在面上付创建步骤指导 83

3.16  螺旋付 83

3.16.1  运动特征 84

3.16.2  螺旋付创建步骤指导 84

3.17  线缆付 85

3.17.1  运动特征 86

3.17.2  线缆付创建步骤指导 87

3.18  齿轮付 87

3.18.1  运动特征 87

3.18.2  齿轮付创建步骤指导 88

3.18.3  构造内啮合齿轮 88

3.19  齿轮/齿条付 95

3.19.1  运动特征 95

3.19.2  齿轮/齿条付创建步骤指导 96

3.19.3  构造链条或皮带模型 96

3.20  配对条件——推理式连杆和运动付的创建 96

第4章  运动驱动、关节运动仿真及运动仿真 105

4.1  介绍 105

4.2  运动函数 106

4.2.1  多项式函数 107

4.2.2  简谐运动函数 107

4.2.3  STEP函数 107

4.2.4  函数选择对话框 108

4.2.5  XY函数编辑器 109

4.3  恒定驱动 109

4.4  简谐运动驱动 110

4.5  关节运动驱动 111

4.5.1  关节运动功能 112

4.5.2  设计位置和装配位置 112

4.5.3  关节运动仿真对话框中的其他功能 112

4.5.4  封装选项 113

4.5.5  跟踪和显示机构的视图 113

4.6  生成照片级动画和MPEG电影文件 120

第5章  编辑和管理运动仿真 122

5.1  编辑运动仿真 122

5.2  运动仿真的管理 124

第6章  封装选项 135

6.1  简介 135

6.2  干涉检查 135

6.3  测量 138

6.4  跟踪 139

6.5  标记和智能点 140

6.5.1  标记 141

6.5.2  智能点 141

6.6  关节运动和运动仿真对话框 142

第7章  电子表格和图表 150

7.1  简介 150

7.2  电子表格功能 150

7.2.1  电子表格和系统平台 151

7.2.2  观察电子表格 151

7.2.3  用电子表格驱动关节运动和运动仿真 152

7.2.4  保存并重新播放电子表格驱动文件 152

7.3  图表功能 156

7.3.1  分析选项对话框 157

7.3.2  图表定义对话框 157

7.3.3  执行定义的图表 159

第8章  标量力和矢量力 166

8.1  标量力 166

8.1.1  有关标量力的一般性讨论 166

8.1.2  创建标量力 167

8.2  矢量力 170

8.2.1  关于矢量力的一般性讨论 170

8.2.2  创建矢量力 172

8.3  力的小结——标量和矢量 175

第9章  标量扭矩和矢量扭矩 182

9.1  标量扭矩 182

9.1.1  关于力矩的一般性讨论 182

9.1.2  创建标量扭矩 182

9.2  矢量扭矩 184

9.2.1  关于矢量扭矩的讨论 184

9.2.2  创建矢量扭矩 185

9.2.3  标量扭矩和矢量扭矩小结 187

第10章  弹簧和阻尼 191

10.1  弹簧 191

10.1.1  关于弹簧的一般讨论 191

10.1.2  创建弹簧 192

10.2  阻尼 193

10.2.1  关于阻尼的讨论 193

10.2.2  创建阻尼 193

第11章  弹性衬套和接触单元 199

11.1  弹性衬套 199

11.1.1  关于弹性衬套的讨论 199

11.1.2  弹性衬套的类型 200

11.1.3  弹性衬套的参数 200

11.1.4  创建弹性衬套 202

11.2  3D接触单元 205

11.2.1  接触预设置 206

11.2.2  3D接触分析 206

11.2.3  创建3D接触 207

11.2.4  3D接触参数 208

11.2.5  ADAMS集成器参数：最大步长 209

11.3  2D接触 217

11.3.1  关于2D接触的讨论 217

11.3.2  2D接触参数 218

11.3.3  创建2D接触 219

11.3.4  创建2D接触小结 220

附录A  练习实例 226

A1  四连杆机构 227

A2  带咬合运动付的四连杆机构 228

A3  汽车悬挂机构 229

A4  汽车挡风玻璃擦窗器 230

A5  擦窗器II 232

A6  摇头风扇 232

A7  探头跟随器 234

A8  剪刀式千斤顶 235

A9  自卸式卡车 236

A10  离合器 237

A11  阀门与凸轮 239

A12  缸套阀门（挑战项目） 240

附录B  接触和接触参数 242

B1  3D接触参数 243

B2  摩擦和摩擦参数 248

B3  倾斜接触和摩擦力准则 250

附录C  机构学和刚体机构学 256

附录D  材料功能简介 258