UG(Unigraphics)是美國Unigraphics Solution公司推出的集CAD/CAE/CAM為一體的三維設(shè)計平臺，是當今世界廣泛應(yīng)用的計算機輔助設(shè)計、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，通過精確的約束定義后，不僅可以完整地表達設(shè)計意圖，而且可以實現(xiàn)草圖的動態(tài)顯示。顯示草圖動態(tài)是使所選定的尺寸在指定尺寸范圍內(nèi)按照一定的步長進行變化，同時動態(tài)顯示尺寸約束的對象及與其相關(guān)的幾何對象。筆者應(yīng)用UGNX2.0軟件，在草圖工作界面中繪制了四連桿機構(gòu)，并對機構(gòu)中的某些點、線等要素進行了正確的約束，然后利用草圖中的動畫模擬功能，快速地實現(xiàn)了四連桿的動態(tài)演示。下面通過一個曲柄搖桿機構(gòu)說明其制作過程。

　　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，出現(xiàn)草圖對話框。選擇草圖坐標面后進入草圖工作界面。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構(gòu)圖(如圖1所示)。

圖1 曲柄搖桿機構(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，主要是對草圖對象進行約束和定位。

　　草圖約束包括幾何約束和尺寸約束兩種。尺寸約束用來確定草圖對象的幾何尺寸(如直線的長度、角度等);幾何約束用于定義建立的草圖對象的幾何特性(如直線的水平和豎直)及兩個或兩個以上對象的相互關(guān)系(如兩直線垂直、平行等)。對于四桿機構(gòu)尺寸約束應(yīng)根據(jù)不同的四桿機構(gòu)的類型來確定，如曲柄搖桿機構(gòu)中與機架相連的桿長最短，而雙曲柄機構(gòu)的機架的長度值最小。另外，還必需設(shè)置一個初始角，這是進行動畫顯示的一個必要條件。幾何約束也應(yīng)根據(jù)不同的四桿機構(gòu)的類型及運動特點進行設(shè)置，如作為機架的直線必須固定(如圖1中A、B兩點固定)，曲柄滑塊機構(gòu)中滑塊的中心點必須在機架上(點在線上)等，這樣四連桿機構(gòu)在運動時才能正常運行。

　　三、動畫模擬

　　點擊草圖工具約束中的動畫模擬尺寸按扭，出現(xiàn)動畫模擬對話框(如圖2所示)。

圖2 動畫模擬對話框

　　在此對話框中需要設(shè)置類似下面的內(nèi)容。

　　1.尺寸表達式列表

　　用于顯示在草圖中已標注的全部尺寸表達式。

　　2.上限

　　用于設(shè)置尺寸在動態(tài)顯示時變化范圍的上限。

　　3.下限

　　用于設(shè)置尺寸在動態(tài)顯示時變化范圍的下限。

　　4.步數(shù)/循環(huán)

　　此文本框用于設(shè)置每次循環(huán)時動態(tài)顯示的步數(shù)值。輸入的數(shù)值越大，動態(tài)顯示的速度越慢，但運動越連貫。

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

　　5.顯示尺寸

　　用于設(shè)置在動態(tài)顯示過程中是否顯示已標注的尺寸。若選中此復選框，則在草圖動態(tài)顯示輸出時，所有尺寸都會顯示在窗口中，且動態(tài)尺寸會隨著運動的進行不斷變化，而其他尺寸數(shù)值保持不變。如果取消選中，則在動畫的過程中不顯示尺寸。

　　6.動畫模擬操作

　　在尺寸表達式列表中選擇一個尺寸表達式，然后在對話框中設(shè)置該尺寸變化范圍和循環(huán)顯示的步長。點擊確定，則與此尺寸約束相關(guān)的幾何對象會在繪圖區(qū)域中動態(tài)顯示。同時會彈出一個停止信息窗口，如果要停止動態(tài)顯示，只需單擊此窗口的停止按扭，即可結(jié)束動態(tài)顯示過程。

　　7.改變四連桿機構(gòu)的類型

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

　　四、結(jié)束語

　　采用UG中的草圖繪制和動態(tài)模擬功能實現(xiàn)四桿機構(gòu)的動態(tài)演示，操作簡便、靈活、快捷，和人們常用的FLASH軟件制作同樣的動畫相比，大大減少了制作時間，提高了工作效率。