UG(Unigraphics)是美國(guó)Unigraphics Solution公司推出的集CAD/CAE/CAM為一體的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，是當(dāng)今世界廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件之一。在UG的建模模塊中有草圖繪制功能。草圖是與實(shí)體模型相關(guān)的二維圖形，是三維模型的基礎(chǔ)，應(yīng)用草圖工具可以繪制二維圖形，通過(guò)精確的約束定義后，不僅可以完整地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，而且可以實(shí)現(xiàn)草圖的動(dòng)態(tài)顯示。顯示草圖動(dòng)態(tài)是使所選定的尺寸在指定尺寸范圍內(nèi)按照一定的步長(zhǎng)進(jìn)行變化，同時(shí)動(dòng)態(tài)顯示尺寸約束的對(duì)象及與其相關(guān)的幾何對(duì)象。筆者應(yīng)用UGNX2.0軟件，在草圖工作界面中繪制了四連桿機(jī)構(gòu)，并對(duì)機(jī)構(gòu)中的某些點(diǎn)、線等要素進(jìn)行了正確的約束，然后利用草圖中的動(dòng)畫(huà)模擬功能，快速地實(shí)現(xiàn)了四連桿的動(dòng)態(tài)演示。下面通過(guò)一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)說(shuō)明其制作過(guò)程。

　　一、繪制圖形

　　在UG的建模模塊中選擇“插入”→“草圖”或單擊草圖圖標(biāo)，出現(xiàn)草圖對(duì)話框。選擇草圖坐標(biāo)面后進(jìn)入草圖工作界面。在草圖工作界面利用草圖曲線工具條中的直線命令繪制四連桿機(jī)構(gòu)圖(如圖1所示)。

圖1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

　　二、設(shè)置約束

　　在UG的草圖中除了有草圖曲線工具條用于繪制圖形外，還有草圖約束工具條，主要是對(duì)草圖對(duì)象進(jìn)行約束和定位。

　　草圖約束包括幾何約束和尺寸約束兩種。尺寸約束用來(lái)確定草圖對(duì)象的幾何尺寸(如直線的長(zhǎng)度、角度等);幾何約束用于定義建立的草圖對(duì)象的幾何特性(如直線的水平和豎直)及兩個(gè)或兩個(gè)以上對(duì)象的相互關(guān)系(如兩直線垂直、平行等)。對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)尺寸約束應(yīng)根據(jù)不同的四桿機(jī)構(gòu)的類型來(lái)確定，如曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中與機(jī)架相連的桿長(zhǎng)最短，而雙曲柄機(jī)構(gòu)的機(jī)架的長(zhǎng)度值最小。另外，還必需設(shè)置一個(gè)初始角，這是進(jìn)行動(dòng)畫(huà)顯示的一個(gè)必要條件。幾何約束也應(yīng)根據(jù)不同的四桿機(jī)構(gòu)的類型及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，如作為機(jī)架的直線必須固定(如圖1中A、B兩點(diǎn)固定)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑塊的中心點(diǎn)必須在機(jī)架上(點(diǎn)在線上)等，這樣四連桿機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)才能正常運(yùn)行。

　　三、動(dòng)畫(huà)模擬

　　點(diǎn)擊草圖工具約束中的動(dòng)畫(huà)模擬尺寸按扭，出現(xiàn)動(dòng)畫(huà)模擬對(duì)話框(如圖2所示)。

圖2 動(dòng)畫(huà)模擬對(duì)話框

　　在此對(duì)話框中需要設(shè)置類似下面的內(nèi)容。

　　1.尺寸表達(dá)式列表

　　用于顯示在草圖中已標(biāo)注的全部尺寸表達(dá)式。

　　2.上限

　　用于設(shè)置尺寸在動(dòng)態(tài)顯示時(shí)變化范圍的上限。

　　3.下限

　　用于設(shè)置尺寸在動(dòng)態(tài)顯示時(shí)變化范圍的下限。

　　4.步數(shù)/循環(huán)

　　此文本框用于設(shè)置每次循環(huán)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示的步數(shù)值。輸入的數(shù)值越大，動(dòng)態(tài)顯示的速度越慢，但運(yùn)動(dòng)越連貫。

　　這里需要注意的是，上、下限的設(shè)置與步數(shù)值要匹配，否則將達(dá)不到滿意的運(yùn)動(dòng)效果。

　　5.顯示尺寸

　　用于設(shè)置在動(dòng)態(tài)顯示過(guò)程中是否顯示已標(biāo)注的尺寸。若選中此復(fù)選框，則在草圖動(dòng)態(tài)顯示輸出時(shí)，所有尺寸都會(huì)顯示在窗口中，且動(dòng)態(tài)尺寸會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行不斷變化，而其他尺寸數(shù)值保持不變。如果取消選中，則在動(dòng)畫(huà)的過(guò)程中不顯示尺寸。

　　6.動(dòng)畫(huà)模擬操作

　　在尺寸表達(dá)式列表中選擇一個(gè)尺寸表達(dá)式，然后在對(duì)話框中設(shè)置該尺寸變化范圍和循環(huán)顯示的步長(zhǎng)。點(diǎn)擊確定，則與此尺寸約束相關(guān)的幾何對(duì)象會(huì)在繪圖區(qū)域中動(dòng)態(tài)顯示。同時(shí)會(huì)彈出一個(gè)停止信息窗口，如果要停止動(dòng)態(tài)顯示，只需單擊此窗口的停止按扭，即可結(jié)束動(dòng)態(tài)顯示過(guò)程。

　　7.改變四連桿機(jī)構(gòu)的類型

　　在這里要改變四連桿機(jī)構(gòu)的類型，如將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)改為雙曲柄機(jī)構(gòu)或雙搖桿機(jī)構(gòu)是一件很容易的事，只需要修改四連桿機(jī)構(gòu)尺寸和幾何約束，使其滿足相應(yīng)四連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求即可。而修改四連桿機(jī)構(gòu)尺寸時(shí)只要將鼠標(biāo)單擊或雙擊所要修改的尺寸，然后輸入新值，圖形就會(huì)自動(dòng)更新。最后對(duì)動(dòng)畫(huà)模擬尺寸對(duì)話框進(jìn)行重新設(shè)置即可。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　采用UG中的草圖繪制和動(dòng)態(tài)模擬功能實(shí)現(xiàn)四桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演示，操作簡(jiǎn)便、靈活、快捷，和人們常用的FLASH軟件制作同樣的動(dòng)畫(huà)相比，大大減少了制作時(shí)間，提高了工作效率。