UG(Unigraphics)是美國Unigraphics Solution公司推出的集CAD/CAE/CAM為一體的三維設計平臺，是當今世界廣泛應用的計算機輔助設計、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的二維圖形，是三維模型的基礎，應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的幾何對象。筆者應用UGNX2.0軟件，在草圖工作界面中繪制了四連桿機構，并對機構中的某些點、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圖(如圖1所示)。

圖1 曲柄搖桿機構

　　二、設置約束

　　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系(如兩直線垂直、平行等)。對于四桿機構尺寸約束應根據(jù)不同的四桿機構的類型來確定，如曲柄搖桿機構中與機架相連的桿長最短，而雙曲柄機構的機架的長度值最小。另外，還必需設置一個初始角，這是進行動畫顯示的一個必要條件。幾何約束也應根據(jù)不同的四桿機構的類型及運動特點進行設置，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置類似下面的內容。

　　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

　　用于設置尺寸在動態(tài)顯示時變化范圍的上限。

　　3.下限

　　用于設置尺寸在動態(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，即可結束動態(tài)顯示過程。

　　7.改變四連桿機構的類型

　　在這里要改變四連桿機構的類型，如將曲柄搖桿機構改為雙曲柄機構或雙搖桿機構是一件很容易的事，只需要修改四連桿機構尺寸和幾何約束，使其滿足相應四連桿機構的結構要求即可。而修改四連桿機構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置即可。

　　四、結束語

　　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。