基于UG转速表机构的运动仿真分析
摘要：本文研究的课题为转速表结构的建模、运动仿真以及影响转速试试的因素分析。以转速表机构为研
究对象，研究机构整体进行设计，系统性分析各个部件之间的功能以及个子部件的作用。先掌握其运作原
理，设计个零件尺寸并绘制装配图，完成二维图形部分。然后用 NX 将转速表机构所有零件进行三维建
模、装配和运动仿真设计。随后用 NX 进行运动仿真分析数据，并完成说明书的撰写通过对所学知识的综
合应用，巩固提升了对机械设计、零件绘制、运动仿真、NX 三维建模装配运动仿真和分析知识的运用。
关键词：转速表机构；机械设计；运动仿真；NX;运动仿真分析
第一章 绪论
1.1 研究意义
转速表在机械行业中广泛应用，一般用于测量转速、线速度和频率等。转
速表机构在制造、汽车行程运动分析，都有着不可或缺的作用。其工作原理
是，将传动机构带来作用力作用于转轴和底座角速度的作用力转移到连杆上，
连杆运动产生离心力带动底座，底座带动移动环链接指针摆动，指针转动将转
速转换为表盘上可见的数字。设计出该机构合理的结构，选用合适材料能够节
约成本，还能方便实际工作是对转速表机构进行改动。
运用 NX，对机构的结构做出合理的设计更改，然后进行建模和装配，研究
其作用原理，最后敲定最合理的设计方案。利用 NX 的强大功能，运用运动分
析，可以实现不做出实际模型进行运动分析和材料测试等环节。在这个全球智
能化发展时代，NX 的运动仿真可以直接对设计模型进行运动分析，解决机构间
相互作用时出现的问题，不仅节约了时间，还能利用更精准的仿真模拟结果做
出更合适的分析。想要得到机构的理想运动效果，运动仿真分析可以对转速表
机构进行变量控制分析。
1.2 研究内容
这篇论文的主要内容：⑴转速表机构的设计与建模；⑵转速表机构的运动
仿真与分析。
这篇论文所研究的转速表机构基于底座和转轴上的转速产生离心力，使得
底座 2 向底座相向运动，带动指针运动来达到指示转速的效果。所以机构之间
的配合、底座和连杆之间的运动和运动方式的设计是否合理，决定了转速表机
构能否按照理论设计完成运行。底座传递的转动通过转轴产生离心力的作用过
程，使转速可视化过程完成。
机构主要由摇杆机构组成，底座旋转为主传动，产生离心力移动底座 2 到
达极限值后由弹簧作用返回大致原位置。先分析主体结构绘制二维图，同时设
计合理尺寸，最后对创建的转速表 3D 模型进行运动仿真模拟其真实运作过程，
分析转速表机构的运动方式曲线，做出合理的分析。最后利用运动分析，分析
哪些参数对转速表读数影响较大，检验转速表机构的选材和运动是否合理。
目录
第一章 绪论 ................................................................................................................................................... 1
1.1 研究意义 .............................................................................................................................................................. 1
1.2 研究内容 .............................................................................................................................................................. 1
第二章 转速表机构理论分析及其建模装配 ............................................................................................. 2
2.1 转速表机构的基本作用原理......................................................................................................................... 2
2.2 转速表机构的各零件设计建模 .................................................................................................................... 3
2.2.1 转轴的设计与建模 .................................................................................................................................. 3
2.2.2 连杆的设计与建模 .................................................................................................................................. 3
2.2.3 底座和底座 2 的设计与建模 ................................................................................................................ 4
2.2.4 指针的设计与建模 ................................................................................................................................... 5
2.2.5 剩余零件的设计与建模 .......................................................................................................................... 6
2.3 转速表机构的装配 ........................................................................................................................................... 7
第三章 转速表机构的运动仿真 ............................................................................................................... 10
3.1 新建转速表机构运动仿真 ........................................................................................................................... 10
3.2 转速表机构的运动副添加 ........................................................................................................................... 10
3.3 转速表弹簧和约束的添加 ........................................................................................................................... 14
3.4 转速表机构的驱动添加 ................................................................................................................................ 15
3.5 转速表机构运动的结算方案及求解结果 ............................................................................................... 16
第四章 转速表机构的运动仿真分析 ...................................................................................................... 19
4.1 转速表机构的转速分析 ................................................................................................................................ 19
4.2 指针的运动分析 .............................................................................................................................................. 20
4.2.1 指针的标记添加 .................................................................................................................................... 20
4.2.2 指针的追踪添加 .................................................................................................................................... 20
4.2.3 指针的追踪结果分析 ........................................................................................................................... 21
4.3 转速表机构的行程分析 .............................................................................................................................. 21
4.3.1 影响转速表机构转速显示因素 ......................................................................................................... 21
4.4 分析影响转速表机构工作因素 ................................................................................................................ 22
4.4.1 连杆尺寸对转速表工作影响 ........................................................................................................... 22
4.4.2 连杆重量对转速表工作影响 ............................................................................................................. 23
4.4.3 弹簧阻尼对转速表工作影响 ............................................................................................................. 24
4.5 转速表机构运动分析结果 ........................................................................................................................... 25
总结 ............................................................................................................................................................... 28
致谢 ............................................................................................................................................................... 29
参考文献 ...................................................................................................................................................... 30
参考文献
[1] 张西晋 UG NX/Motion 机构运动仿真基础及实例[M] 北京：清华大学出版社，2009
[2] 钟日铭 UG NX 11.0 入门·进阶·精通[M] 北京：机械工业出版社，2018
