UG NX/Motion机构运动仿真基础及实例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:张晋西//张甲瑞//郭学琴

出品人:

页数:321

译者:

出版时间:2009-4

价格:39.00元

装帧:

isbn号码:9787302163916

丛书系列:

图书标签:

• UG NX
• Motion
• 机构运动仿真
• 仿真分析
• 机械设计
• 工程仿真
• 数字孪生
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• 仿真实例
• 教程

《UG NX/Motion机构运动仿真基础及实例》 内容简介： 本书旨在为读者提供 UG NX/Motion 模块的全面入门指导，重点在于机构运动仿真的基础理论、操作流程以及实际应用。全书共分为十一章，从 UG NX/Motion 的基本概念讲起，逐步深入到各项功能的应用，并通过大量的实例演示，帮助读者掌握利用该软件进行复杂机构运动分析的能力。 第一章：UG NX/Motion 模块概述 本章将对 UG NX/Motion 模块进行宏观介绍。首先，阐述机构运动仿真的重要性和在现代工程设计中的作用，例如在汽车、航空航天、机器人、机械制造等领域的应用。接着，介绍 UG NX/Motion 模块在 UG NX 整体解决方案中的定位，强调其作为一款强大的三维机构运动仿真工具的特点。然后，详细讲解 UG NX/Motion 模块的核心功能，包括但不限于：运动学仿真、动力学仿真、约束类型、求解器以及结果后处理等。最后，对本模块的学习方法和路径提出建议，为读者打下坚实的理论基础。 第二章：运动仿真基础理论 本章将深入探讨机构运动仿真的理论基础。我们将从机械系统动力学的基础概念入手，讲解自由度、广义坐标、拉格朗日方程、牛顿-欧拉方程等关键理论。然后，重点介绍在运动仿真中至关重要的各种约束类型，包括但不限于：点约束、线约束、面约束、销约束、滑块约束、万向约束、刚体约束、齿轮约束、凸轮约束、螺纹约束等，并详细分析每种约束的数学模型和物理意义。理解这些约束是构建准确仿真模型的前提。此外，本章还将介绍仿真中常用的求解器类型，如显式求解器和隐式求解器，并分析它们各自的优缺点及适用场景。 第三章：UG NX/Motion 仿真环境搭建与模型准备 在开始具体的仿真操作之前，本章将指导读者如何搭建 UG NX/Motion 的仿真环境，并为仿真模型做好准备。首先，介绍如何启动 UG NX/Motion 模块，以及模块界面的布局和常用工具栏的介绍。接着，详细讲解在 UG NX 中创建和编辑用于运动仿真的部件模型。这包括：如何创建具有运动学和动力学属性的零件，如何设置零件的质量、惯性等物理属性，以及如何通过装配约束构建机构的初步形态。特别地，本章将强调在构建模型时需要注意的细节，例如避免出现冗余约束、保证零件之间的干涉等，这些都会直接影响仿真结果的准确性。 第四章：创建与编辑运动约束 本章是 UG NX/Motion 仿真操作的核心内容。我们将详细讲解如何在 UG NX/Motion 模块中创建和编辑各种运动约束。首先，从最基础的“固定约束”和“球铰约束”开始，逐步引导读者掌握“万向约束”、“滑动约束”、“圆柱约束”等。然后，深入讲解“平面约束”、“线面约束”等更为复杂的约束类型。对于每一种约束，我们都会提供清晰的操作步骤，并通过截图进行直观展示。此外，本章还将讲解如何对已创建的约束进行编辑、修改和删除，以及如何检查约束的有效性，确保模型能够按照预期进行运动。 第五章：添加驱动与检测碰撞 为了让机构动起来，我们需要施加驱动力或位移。本章将聚焦于如何为机构添加运动驱动。我们将介绍不同类型的驱动，如“角度驱动”、“位移驱动”、“速度驱动”、“力驱动”等。对于每种驱动，都会详细讲解其设置参数，如驱动的大小、方向、曲线等。然后，我们将介绍如何在仿真过程中检测机构的碰撞。这对于确保机构设计的合理性和避免潜在的损坏至关重要。我们将讲解如何启用碰撞检测功能，如何设置碰撞检测的参数，以及如何分析碰撞检测的结果，识别出发生碰撞的零件和部位。 第六章：运动学仿真与分析 运动学仿真主要研究机构在没有考虑惯性力和外力作用下的运动规律，例如位移、速度和加速度。本章将引导读者进行UG NX/Motion 的运动学仿真。首先，讲解运动学仿真的基本流程，包括设置仿真时间、步长等参数。然后，详细演示如何运行运动学仿真，并对仿真结果进行可视化展示，例如通过动画播放观察机构的运动轨迹。接着，介绍如何提取运动学仿真结果中的关键数据，例如关节的位移、速度、加速度曲线，并利用图表工具进行分析。此外，本章还将讲解如何进行运动学参数优化，例如通过调整驱动参数来达到期望的运动状态。 第七章：动力学仿真与分析 动力学仿真则是在考虑惯性力、外力以及摩擦力等因素下的机构运动分析。本章将深入讲解动力学仿真的相关内容。首先，介绍动力学仿真与运动学仿真的区别，并阐述其在工程应用中的重要性，例如分析机构的受力情况、功耗等。然后，详细讲解动力学仿真中的关键要素，包括如何准确设置零件的质量、质心、惯性张量等属性，如何添加外力（如重力、弹簧力、阻尼力、外部施加的力等）。接着，演示如何运行动力学仿真，并分析仿真结果，例如绘制关节的受力图、力矩图，分析机构的动能和势能变化等。本章还将介绍如何通过动力学仿真来评估机构的性能和稳定性。 第八章：运动仿真结果后处理与评估 仿真完成后，对结果进行有效的后处理和评估是至关重要的。本章将专注于此方面的技巧。我们将详细讲解如何利用 UG NX/Motion 提供的强大后处理工具，对仿真结果进行多角度的分析。这包括：生成详细的仿真报告，导出各类图表和数据（如位移、速度、加速度、受力、力矩等），以及创建精美的仿真动画。此外，本章还将介绍如何将仿真结果与工程设计要求进行对比，评估机构的性能是否满足预定指标。例如，分析机构的运动平稳性、受力分布是否合理、是否存在过度磨损的可能性等。最后，本章将提供一些基于仿真结果进行设计优化的建议。 第九章：实例一：简单机械臂的运动仿真 本章开始，我们将通过一系列实际案例，巩固所学知识，并展示 UG NX/Motion 的强大应用能力。第一个实例将聚焦于一个简单的机械臂。我们将从零开始，演示如何在该机械臂模型上设置各个关节的约束，如何添加驱动以实现机械臂的运动，并进行运动学和动力学仿真。通过分析机械臂的运动轨迹、关节受力等，读者将亲身感受到仿真在优化机械臂设计中的作用。本章将强调在实际操作中可能遇到的问题以及解决方案。 第十章：实例二：汽车悬架系统的运动仿真 本章将以汽车悬架系统为例，深入探讨 UG NX/Motion 在复杂机构仿真中的应用。我们将详细讲解如何构建一个具有多个自由度和复杂约束的汽车悬架模型，如何设置轮胎与地面的交互，以及如何模拟车辆在不同路况下的运动。我们将进行动力学仿真，分析悬架系统的响应特性，例如减震效果、车身姿态变化等。通过这个实例，读者将学会如何处理具有弹簧、阻尼器等复杂部件的机构仿真。 第十一章：实例三：齿轮传动机构的仿真与分析 在本章的最后一个实例中，我们将聚焦于齿轮传动机构的仿真。我们将演示如何创建不同齿数和模数的齿轮，如何设置齿轮之间的啮合约束，以及如何进行运动学和动力学仿真。我们将分析齿轮的传动比、角速度、线速度，并进一步研究齿轮在承受载荷时的受力情况和接触应力。本章将重点讲解如何利用仿真结果评估齿轮传动机构的效率和耐久性，以及如何通过仿真进行齿轮参数的设计优化。 通过以上十一章的学习，读者将能够熟练掌握 UG NX/Motion 模块的基本操作和核心功能，并具备独立完成各类机构运动仿真的能力，从而在实际工程设计中，更高效、更准确地进行机构方案的评估与优化。

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这本书的语言风格非常亲切自然，读起来完全没有那种高高在上的技术说教感。作者的叙述仿佛是一位经验丰富的前辈在与后辈交流心得，语气中充满了鼓励和启发性。在介绍一些高级技巧时，作者常常会分享自己早期犯过的错误和从中吸取的教训，这种坦诚的态度让读者感到非常放松和投入。例如，在讨论仿真模型的简化策略时，作者花了大量的篇幅来强调“适用性”的重要性，而不是一味追求模型的绝对精确性，这在实际工程项目中是至关重要的经验之谈。书中对疑难解答部分的组织也非常人性化，它将读者在实际操作中可能遇到的十大常见问题进行了归类和详细解答，很多问题的描述都精准地击中了我的痛点。总而言之，这本书在知识传授的硬核内容之外，成功地营造了一种积极、互助的学习氛围，让人在攻克技术难关的同时，也能享受到学习的乐趣。

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这本书的价值远超出一本纯粹的软件操作手册，它更像是一本结合了机械动力学理论与现代CAE实践的综合指南。作者在讨论仿真结果的后处理时，其深度和广度令人印象深刻。书中不仅教你如何生成标准的曲线图和动画，还深入讲解了如何利用后处理工具进行关键性能指标（KPIs）的提取和量化分析，比如疲劳寿命的初步评估和关键受力点的识别。我特别关注了关于运动学和动力学解耦分析的那一章，作者详细对比了不同求解方法的优缺点，并给出了在特定工况下选择最优化求解路径的建议。这种从“看现象”到“究本质”的思维引导，非常符合一个工程师的培养路径。它促使我不仅仅满足于看到仿真结果是“对的”，而是要深究它“为什么是对的”，这才是技术深化的关键所在。这本书无疑为我提供了一个坚实的理论与实践结合的平台。

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从排版和易读性的角度来看，这本书做得非常出色。很多技术书籍往往因为内容过于密集而显得枯燥乏味，但这本书在这方面显然下了不少功夫。作者巧妙地运用了大量的图示和流程图来辅助说明复杂的建模过程，这些图示的质量非常高，线条清晰，标注明确，有效地打破了纯文字带来的阅读疲劳。我发现，即便是涉及到一些比较底层的算法描述，作者也采用了分步解析的方式，每一步都配有简洁的文字总结，这对于理解那些抽象的数学模型非常有帮助。更贴心的是，书中很多案例的代码或脚本示例，都是可以被直接复制粘贴并运行的，这对于验证学习效果是至关重要的。我尝试着修改了其中一个弹簧阻尼器的参数，观察系统响应的变化，效果立竿见影，这种即时反馈机制极大地增强了学习的趣味性和有效性。可以说，这本书的设计充分考虑了读者的学习习惯和接受能力，做到了知识传授的高效性。

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这本书的封面设计非常吸引人，采用了简洁的深蓝色背景，搭配醒目的白色和黄色字体，整体感觉专业又不失现代感。我特别喜欢它在细节上的处理，比如目录的排版，清晰地将理论知识与实践案例分离开来，这种结构上的清晰度对于初学者来说简直是福音。当我翻开第一章时，作者对UG NX/Motion模块的基本概念的阐述深入浅出，没有过多复杂的术语堆砌，而是通过生动的比喻和贴近实际的例子，让我很快就抓住了核心思想。比如，关于约束的讲解，作者不仅展示了如何定义，还详细分析了不同类型约束对系统运动的影响，这远比我之前看过的其他资料要透彻得多。尤其是关于“虚拟样机”的概念，书中通过一个实际的机械臂案例，展示了如何从零开始搭建一个运动仿真模型，每一步骤都配有详细的截图和操作说明，我感觉自己就像是有位资深工程师在手把手地教我一样。这本书的理论深度和实践广度达到了一个很好的平衡点，让人在学习基础的同时，也对如何解决复杂工程问题有了初步的认识。

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这本书的实战案例部分简直是教科书级别的存在，内容详实到令人惊叹。我尤其欣赏作者在讲解高级功能时所展现出的那种严谨和细致。例如，在讨论高级动态仿真和接触分析时，作者并没有简单地抛出公式，而是结合了实际工程中的常见问题，比如齿轮啮合的瞬态冲击分析，给出了详细的求解器设置参数和结果解读方法。书中对不同分析类型的适用场景分析得非常到位，让我明白在什么情况下应该选择哪种分析方法，避免了盲目套用公式的误区。更令人印象深刻的是，作者在讲解过程中穿插了大量“陷阱”提醒，比如在定义运动副时容易出现的自由度丢失问题，以及在有限元集成分析中需要注意的网格划分策略。这种前瞻性的指导，极大地减少了我在实际操作中可能会遇到的挫折感。读完这部分，我感觉自己的仿真技能已经从“会用”提升到了“会用好”的层次，对于处理复杂的机电耦合系统信心倍增。

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