1、CATIA DMU運動分析1.1 曲軸連桿運動分析四缸發(fā)動機曲軸、連桿和活塞的運動分析是較復雜的機械運動。曲軸做旋轉運動，連桿左做平動，活塞是直線往復運動。在用CATIA作曲軸、連桿和活塞的運動分析的步驟如下所示。（1） 設置曲軸、連桿、活塞及活塞銷的運動連接。（2） 創(chuàng)建簡易缸套機座。（3） 設置曲軸與機座、活塞與活塞缸套之間的運動連接。（4） 模擬仿真。（5） 運動分析。1.1.1 定義曲軸、連桿、活塞及活塞銷的運動連接1.新建組文件(1)點擊“開始”選取“機械設計”中的“裝配件設計”模塊，如圖1-1所示。圖1-1 進入“裝配件設計”模塊（2）進入裝配件設計模塊后，點擊添加現(xiàn)有組件圖標，再

2、點擊模型樹上的Product1圖標，此時會出現(xiàn)文件選擇對話框，按住Ctrl鍵，分別選取“Chapter1/huo-sai-xiao.CATPart、huo-sai.CATPart 、lianganzujian.CATproduct、quzhou.CATpart”，將這些零件體載入到Product1中。（3）此時，零件體載入后重合到一起，點擊分解圖標，出現(xiàn)分解對話框如圖1-2所示。然后點擊模型樹上的Product1,點擊確定，此時彈出警告對話框，如圖1-3所示，警告各零件的位置會發(fā)生變，點擊警告對話框的按鈕“是”，我們會發(fā)現(xiàn)各個零件分解開來。圖1-2 分解對話框圖1-3 警告對話框（3）由于連桿

3、體零件是裝配體，各部分之間存在約束，點擊“全部更新”按鈕，我們會發(fā)現(xiàn)連桿體組件恢復裝配后的樣子。（4）點擊“約束”工具欄中的“相合約束”圖標，分別選擇活塞銷中心線及活塞孔中心線，如圖1-4所示。然后點擊“約束”工具欄中的“偏移約束”圖標，選擇活塞銷的一個端面及活塞孔一側的凹下去細環(huán)端面，如圖1-5所示，此時出現(xiàn)“約束屬性”對話框，如圖1-6所示。將對話框中的“偏移”一欄改為“3.75mm”，點擊“確定”按鈕，完成活塞銷端面和活塞內(nèi)凹孔細環(huán)端面之間的偏移約束關系。點擊“全部更新”按鈕，完成活塞與活塞銷之間的約束，如圖1-7所示。自此完成添加零部件工作。 圖1-4 選擇活塞銷中心線及活塞孔中心線

4、圖1-5活塞銷及活塞內(nèi)凹孔的端面約束 圖1-6將對話框中的偏移一欄改為3.75mm 圖1-7 完成活塞及活塞銷的約束2. 設置連桿體與活塞銷的運動連接（1）點擊“開始”選取“數(shù)字模型”中的“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”模塊，進入模型運動工作臺，如圖1-8所示。圖1-8 進入“DMU Kinematics”模塊（2）單擊“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”工具欄中的“Revolnte Joint(旋轉鉸)”按鈕右下方的箭頭，出現(xiàn)“Kinematics Joint(運動餃)”工具欄，包括所有鉸定義按鈕，如圖1-9所示。圖1-9 “Kinematics Joint(運動

5、餃)”工具欄（3）單擊“Kinematics Joint(運動餃)”工具欄中的“Revolnte Joint(旋轉鉸)”按鈕，彈出“Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框，如圖1-10所示。圖1-10 “Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框（4）單擊對話框中的“New Mechanism(新運動機構)“按鈕彈出“Mechanism Creation(生成運動機構)”對話框，如圖1-11所示。單擊對話框中的“確定”按鈕，按照對話框中的默認機構名稱“Mechanism.1”生成新的運動機構。同時“Mechanism Creation

6、(生成運動機構)”對話框被關閉，回到“Joint Creation:Revolute(生成旋轉鉸)”對話框。（5）在連桿體零件中選擇小孔中心線（注意這里選擇的應是連桿體小孔中襯套的中心線，因為與活塞銷進行運動接觸的是襯套），在選擇活塞銷的中心線，如圖1-12所示。在連桿體零件中選擇小孔襯套的一個端面，在活塞組件中選擇活塞銷的一個端面，如圖1-13所示，在“Joint Creation:Revolute(生成旋轉鉸)”對話框中點選“Centered(居中)”單選扭，然后選擇小孔襯套和活塞銷的另外一側端面，如圖1-14所示。此時“Joint Creation:Revolute(生成旋轉鉸)”對話框

7、的各項內(nèi)容如圖1-15所示。單擊對話框中的“確定”按鈕，生成旋轉鉸。零件按鉸配合在一起，同時在模型樹中出現(xiàn)和鉸的名稱，如圖1-1所示。 圖1-11 “Mechanism Creation”對話框 圖1-12 選擇襯套和活塞銷中心線 圖1-13 選擇襯套和活塞銷的一個端面 圖1-14 選擇襯套和活塞銷的另一個端面圖1-15 “Joint Creation:Revolute(生成旋轉鉸)”對話框的各項內(nèi)容圖1-1 模型樹上出現(xiàn)機構和鉸的名稱3.設置活塞銷與活塞之間的運動連接（1）實際中，活塞與活塞銷之間為過盈配合，所以這里我們把活塞與活塞銷之間定為剛性連接。單擊“DMU Kinematics（數(shù)字

8、模型運動）”工具欄中的“Revolnte Joint(旋轉鉸)”按鈕右下方的箭頭，出現(xiàn)“Kinematics Joint(運動餃)”工具欄。（2）單擊“Rigid Joint(剛性連接)”按鈕，彈出“Joint Creation:Rigid(生成剛性連接)”對話框，如圖1-17所示。圖1-17 “Joint Creation:Rigid(生成剛性連接)”對話框（3）在圖形區(qū)上分別選擇活塞銷和活塞，“Joint Creation:Rigid(生成剛性連接)”對話框內(nèi)容被更新，顯示出所選擇的零件名稱，如圖1-18所示。圖1-18 對話框顯示出所選擇的零件名稱（4）單擊對話框中的“確定“按鈕，生成剛

9、性連接。零件剛性連接配合在一起。同時在模型樹上出現(xiàn)剛性鉸的名稱。如圖1-19所示。圖1-19 模型樹上出現(xiàn)剛性鉸的名稱4.設置連桿體與曲軸的運動連接（1）單擊“Kinematics Joint(運動餃)”工具欄中的“Revolnte Joint(旋轉鉸)”按鈕，彈出“Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框，在連桿體零件中選擇大孔中心線（注意這里選擇的應是連桿體大孔中軸瓦的中心線，因為與曲軸進行運動接觸的是軸瓦），在選擇曲軸的第一段的中心線，如圖1-20所示。在連桿體零件中選擇大孔軸瓦的一個端面，在曲軸中選擇曲軸第一段的一個端面，如圖1-21所示，在“Joint

10、Creation:Revolute(生成旋轉鉸)”對話框中點選“Centered(居中)”單選扭，然后選擇大孔軸瓦和曲軸第一段的另外一側端面，如圖1-22所示。此時“Joint Creation:Revolute(生成旋轉鉸)”對話框的各項內(nèi)容如圖1-23所示。單擊對話框中的“確定”按鈕，生成旋轉鉸。零件按鉸配合在一起，同時在模型樹中出現(xiàn)旋轉鉸的名稱，如圖1-24所示。圖1-20 選擇連桿體大孔中軸瓦的中心線與曲軸的第一段的中心線 圖1-21 選擇大孔中軸瓦的一個端面與曲軸第一段的一個端面 圖1-22 選擇大孔軸瓦和曲軸第一段的另外一側端面圖1-23 “Joint Creation:Revol

11、ute(生成旋轉鉸)”對話框的各項內(nèi)容圖1-24 在模型樹中出現(xiàn)旋轉鉸的名稱（6）此時完成了曲軸與一個連桿體的運動連接，連接后的整體約束圖如圖1-25所示。圖1-25 整體部件的連接圖5.完成其余三組活塞、活塞銷、連桿體及曲軸的運動連接(1) 點擊“開始”再次選取“機械設計”中的“裝配件設計”，進入“裝配件設計”模塊。點擊“快速多實例化”按鈕，然后在模型樹上點擊活塞零件，如圖1-26所示。此時在零部件上有一個新的活塞零件生成，如圖1-27所示。圖1-26 在模型樹上點擊活塞零件體 圖1-27 新的活塞零件生成（2）按照（1）中的快速生成實體的方法分別生成新的活塞銷與連桿體零件，生成后的零件如圖

12、1-28，同時在模型樹上出現(xiàn)新的零件體，如圖1-29所示。 圖1-28 生成新的活塞銷與連桿體零件 圖1-29 模型樹上出現(xiàn)新的零件體（3）由于零件體重合在一起，點擊“分解”按鈕，出現(xiàn)“分解”對話框，在模型樹上點擊Product.1,然后點擊“確定”按鈕。這時會出現(xiàn)警告對話框，繼續(xù)點擊“確定”按鈕，完成重合零部件體的分解。（4）由于先前已完成對第一組活塞、活塞銷、連桿體及曲軸的運動關系的連接，第一組零部件間存在約束，點擊“全部更新”按鈕后，它們又恢復到先前的位置關系，但第二組零件被分離開來，如圖1-30所示。圖1-30 分離更新后的效果圖（5）點擊“約束”工具欄中的“相合約束”圖標，分別選擇新

13、生成的活塞銷中心線及活塞孔中心線，如圖1-31所示。然后點擊“約束”工具欄中的“偏移約束”圖標，選擇活塞銷的一個端面及活塞孔一側的凹下去細環(huán)端面，如圖1-32所示，此時出現(xiàn)“約束屬性”對話框，如圖1-33所示。將對話框中的“偏移”一欄改為“3.75mm”，點擊“確定”按鈕完成活塞銷端面和活塞內(nèi)凹孔細環(huán)端面之間的偏移約束關系。點擊“全部更新”按鈕，完成活塞與活塞銷之間的約束，如圖1-34所示。自此完成添加新零部件的工作，如圖1-35所示。 圖1-31選擇活塞銷中心線及活塞孔中心線 圖1-32活塞銷及活塞內(nèi)凹孔的端面約束 圖1-33將對話框中的偏移一欄改為3.75mm 圖1-34完成活塞及活塞銷的

14、約束圖1-35 完成添加新零部件的工作（6）點擊“開始”選取“數(shù)字模型”中的“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”模塊，再次進入模型運動工作臺。按照前面介紹過的同樣的方法將第二組活塞、活塞銷、連桿體及曲軸組件進行運動連接。連接后的整體效果圖如圖1-36所示。模型樹上出現(xiàn)新的運動連接鉸的名稱如圖1-37所示。圖1-36 連接第二組組件后的效果圖圖1-37 模型樹上的新增運動連接名稱（7）點擊“開始”再次選取“機械設計”中的“裝配件設計”，進入“裝配件設計”模塊。點擊“快速多實例化”按鈕，按照增加第二組活塞、活塞銷、連桿體組件的方法完成第三、四組組件的增加，并利用“分解”功能，將位置重合

15、的零部件分解開來，然后對分別對第三、四活塞與活塞銷進行約束，最后用“全部更新”功能，完成第三、四組活塞與活塞銷之間的約束更新，如圖1-38所示。此時模型樹上出現(xiàn)新的零部件名稱，如圖1-39所示。圖1-38 完成第三、四組組件的增加并對新增活塞及活塞銷進行約束圖1-39 模型樹上出現(xiàn)新的零部件名稱（8）點擊“開始”選取“數(shù)字模型”中的“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”模塊，再次進入模型運動工作臺。同樣，按照前面介紹的對第三、四組活塞、活塞銷、連桿體及曲軸進行運動連接，完成連接后的效果圖如圖1-40所示。同時模型樹上出現(xiàn)新的運動連接鉸，如圖1-41所示。圖1-40 完成連接后的效果圖

16、圖1-41 模型樹上出現(xiàn)新的運動連接鉸1.1.2 創(chuàng)建簡易缸套機座1.插入新零件（1） 點擊CATIA的菜單欄中的“插入”，在其子菜單中選擇“新增零部件”，如圖1-42所示。（2）在模型樹上單擊“Product.1”,，這樣會在裝配圖中插入一個新零件。單擊“Product.1”后，會出現(xiàn)一個“新零部件:原點”對話框，如圖1-43所示，提示使用者如何定義新零件的原點。（3）單擊對話框中的“是”按鈕，定義新零件的原點與組件的原點重合。此時在裝配件的模型樹上將出現(xiàn)一個新零件“Part1(part1.1)”。如圖1-44所示。 圖1-42選擇“新增零部件” 圖1-43 “新零部件:原點”對話框圖1-4

17、4 新零部件“Part1(part1.1)”（4）右鍵點擊模型樹上的“Part1(part1.1)”，在出現(xiàn)的子菜單中選擇屬性，如圖1-45所示。此時會出現(xiàn)“屬性”對話框，在“實例名稱”一欄將“part1.1”修改為“缸套機座”點擊“確定”按鈕，完成產(chǎn)品實例名稱的修改,如圖1-46所示。此時模型樹上的新增零部件的名稱“Part1(part1.1)變成“Part1(缸套機座)”。圖1-45 在子菜單中選擇屬性圖1-46 修改“屬性對話框”中“實例名稱”的內(nèi)容2.繪制機座零件草圖（1）將模型樹上中Part1零件的元素展開，雙擊該零件的名稱“Part1”,如圖1-48所示，這樣可以直接由“數(shù)字模型工

18、作臺”轉到“零部件設計工作臺”。（2）選擇曲軸帶有鍵槽一端的端面，如圖1-47所示，在“草圖編輯器”工具欄中單擊“Sketcher(草圖)”按鈕，進入草圖設計工作臺。 圖1-48 雙擊零件名稱“Part1” 圖1-47 選擇曲軸帶有鍵槽一端的端面（3）單擊“操作”工具欄中的“Project 3d element(投影三維元素)”按鈕，然后選擇曲軸帶有鍵槽一端的端面，將其投影為一個圓形草圖，如圖1-48所示。然后點擊“圓”，在草圖上畫一個圓，如圖1-49，點擊“約束”，再點擊剛才畫的圓，此時圓的尺寸被約束住，雙擊尺寸數(shù)字，彈出“約束定義”對話框，將直徑改為“80mm”, 如圖1-50所示，按住“

19、Ctrl”鍵，點擊投影圓和剛才繪制的圓，再點擊“約束定義”按鈕，彈出“約束定義”對話框，如圖1-51所示，將同心一欄選上，然后點擊“確定”按鈕。完成草圖繪制，如圖1-52所示。 圖1-48 三維投影草圖 圖1-49 畫一個圓 圖1-50 修改直徑 圖1-51 “約束定義”對話框 圖1-52約束完成后的草圖（4）單擊“工作臺”工具欄中的“Exit Workbench(推出工作臺)”按鈕，重新進入“零部件設計工作臺”。3. 拉伸生成機座零件（1）單擊“給予草圖的特征”工具欄中的”Pad（拉伸）”按鈕，彈出“Pad Definition(拉伸定義)”對話框，如圖1-53所示，將長度一欄改為“40mm

20、”,在輪廓曲面一欄選擇剛才繪制的草圖，然后點擊確定，完成實體的拉伸。（2）為了區(qū)別機座實體，將機座實體更改顏色。在模型樹上右鍵點擊“Part1(缸套機座)，在出現(xiàn)的子菜單中點擊“屬性”彈出屬性對話框，點擊圖形一欄，將顏色改為黃色，如圖1-54，然后點擊“確定”。這樣就將機座實體與曲軸零件區(qū)別開來。圖1-53 “凸臺定義”對話框圖1-54 將顏色改為黃色4.繪制缸套零件草圖（1）點擊“基準平面”圖標，再點擊第一組活塞的上表面，如圖1-55所示，彈出“基準平面定義”對話框，將偏移一欄數(shù)據(jù)改為“0mm”,如圖1-56所示,點擊確定完成基準平面的建立。建立后的基準平面如圖1-57所示。 圖1-55 選

21、擇活塞上表面 圖1-56 “基準平面定義”對話框圖1-57 建立的基準平面（2）點擊新建的基準平面，在“草圖編輯器”工具欄中單擊“Sketcher(草圖)”按鈕，進入草圖設計工作臺。（3）單擊草圖工具中的“虛線”圖標，此時該圖標變成紅色。接著單擊“操作”工具欄中的“Project 3d element(投影三維元素)”按鈕，然后選擇活塞上表面，將其投影到草圖設計平面上，如圖1-58所示。接著再次單擊“虛線”圖標，圖標恢復原來的顏色，即取消“虛線”功能。然后在點擊“圓”，在草圖上畫一個圓，如圖1-59，按住“Ctrl”鍵，選擇投影圓與繪制的圓，單擊點擊“約束定義”按鈕，彈出“約束定義”對話框，如

22、圖1-60所示，將相合一欄選上，然后點擊“確定”按鈕，繪制圓與投影圓相合，如圖1-61所示。 圖1-58 投影活塞上表面 圖1-59 繪制一個圓 圖1-60 “約束定義”對話框 圖1-61繪制圓與投影圓相合（4）在草圖上再畫一個圓，單擊“約束”，此時圓的尺寸被約束住，雙擊尺寸數(shù)字，彈出“約束定義”對話框，將直徑改為“120mm”,點擊“確定”完成尺寸約束， 如圖1-62所示.按住“Ctrl”鍵，點擊兩個繪制的圓，再點擊“約束定義”按鈕，彈出“約束定義”對話框，將“同心”一欄選上，然后點擊“確定”按鈕。將兩個圓的圓心約束在一起，如圖1-63所示。 圖1-62 繪制直徑為120mm的一個圓 圖1-

23、63將兩個圓的圓心約束在一起5.拉伸生成缸套零件單擊“給予草圖的特征”工具欄中的”Pad（拉伸）”按鈕，彈出“Pad Definition(拉伸定義)”對話框，將長度一欄改為“120mm”,在輪廓曲面一欄選擇剛才繪制的草圖，然后點擊確定，完成實體的拉伸，如圖1-64所示。圖1-64 拉伸缸套零件6.完成其余三組缸套實體建模（1） 點擊再建立第一組活塞缸套時所建立的“基準平面”圖標，在“草圖編輯器”工具欄中單擊“Sketcher(草圖)”按鈕，進入草圖設計工作臺。（2）按照與繪制第一組缸套草圖相同的方法繪制第二組缸套草圖平面，繪制完的效果如圖1-65所示。（3）單擊“工作臺”工具欄中的“Exit

24、 Workbench(推出工作臺)”按鈕，進入“零部件設計工作臺”。準備完成第二組缸套的實體拉伸，與第一組缸套實體拉伸方法相同，對第二組缸套進行拉伸，完成后的實體效果如1-66所示。 圖1-65 第二組缸套草圖繪制 圖1-66 第二組缸套的實體拉伸效果（4）按照同樣的方法建立第三、四組缸套的實體模型，完成后的四組活塞缸套的模型如圖1-67所示。圖1-67 四組缸套的實體模型1.1.3設置曲軸與機座、活塞與活塞缸套之間的運動連接1.設置曲軸與機座之間的運動連接（1）點擊“開始”選取“數(shù)字模型”中的“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”模塊，進入模型運動工作臺。（2）單擊“Kinemat

25、ics Joint(運動餃)”工具欄中的“Revolnte Joint(旋轉鉸)”按鈕，彈出“Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框，分別選擇簡易機座的中心線和曲軸左端的中心線，如圖1-68所示。簡易機座的左端面和曲軸的左端面，如圖1-69所示?！癑oint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框內(nèi)容被更新，如圖1-70所示，然后點擊“確定”完成運動連接，此時模型樹上出現(xiàn)新的運動鉸的名稱，如圖1-71所示。 圖1-68選擇機座和曲軸左端中心線 圖1-69選擇機座的左端面和曲軸左端面圖1-69 “Joint Creation: Revolute

26、(生成旋轉鉸)”對話框內(nèi)容被更新圖1-71 模型樹上出現(xiàn)新的運動鉸2.設置活塞浴缸套之間的運動連接（1）單擊“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”工具欄中的“Revolnte Joint(旋轉鉸)”按鈕右下方的箭頭，出現(xiàn)“Kinematics Joints(運動鉸)”工具欄。（2）單擊“Cylindrical Joint(圓柱鉸)”按鈕，彈出“Joint Creation:Cylindrical(生成圓柱鉸)”對話框，如圖1-72所示。圖1-72 “Joint Creation:Cylindrical(生成圓柱鉸)”對話框（3）在裝配零件上分別選擇第一組活塞和缸套的中心線，如圖1-7

27、3所示。此時“Joint Creation:Cylindrical(生成圓柱鉸)”對話框內(nèi)容被更新，如圖1-74所示，點擊“確定”按鈕，完成第一組活塞與缸套之間的運動連接。圖1-73 選擇第一組活塞和缸套的中心線 圖1-74對話框內(nèi)容被更新（4）按照上訴同樣的方法，依次完成第二、三、四活塞與缸套之間的運動連接，此時模型樹上出現(xiàn)新的運動鉸，如圖1-75所示。圖1-75 模型樹上出現(xiàn)新的運動鉸1.1.4模擬仿真1.設置驅(qū)動在模型樹上雙擊曲軸與機座的運動鉸，如圖1-76，彈出彈出“Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框，將“Angle driven(角度驅(qū)動)”一欄選

28、上，如圖1-77所示，點擊確定完成驅(qū)動設置。圖1-76在模型樹上雙擊曲軸與機座的運動鉸圖1-77將“Angle driven(角度驅(qū)動)”一欄選上2.設置固定零件（1）單擊“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”工具欄中的“Fixed part(固定零件)”按鈕，彈出“New Fixed part(新固定零件)”對話框，如圖1-78所示。圖1-78 “New Fixed part(新固定零件)”對話框（2）在圖形區(qū)上選擇簡易機座零件，并點擊“確定”按鈕。（3）單擊“確定”后，則彈出一個“Information(消息)”對話框，提示現(xiàn)在設置的機構已經(jīng)可以被模擬，如圖1-79所示。單擊對話

29、框中的“確定”按鈕，關閉對話框。3.模擬四缸內(nèi)燃機運動（1）單擊“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”工具欄中的“Simulation with Command(使用命令模擬)”按鈕，彈出“Kinematics Simulation-Mechanism.1(運動模擬)”對話框，如圖1-80所示。在對話框中拖動滑標改變角度范圍，如圖1-81所示。單擊對話框中的“Play forward(向前演示)”按鈕，四缸內(nèi)燃機開始運動。 圖1-80 “Kinematics Simulation- 圖1-81 改變角度范圍Mechanism.1(運動模擬)”對話框1.1.5運動分析1.定義時間關聯(lián)的

30、參數(shù)關系式（1）選擇菜單工具欄中的“工具”“選項”命令，彈出“選項”對話框，如圖1-82所示。選中“產(chǎn)品結構”，選擇“樹的定制”選項卡，然后將“關系”選項激活。單擊對話框中的“確定”，關閉對話框。圖1-82 “選項”對話框（2）在模型樹上選擇“機制.1”,如圖1-83所示。圖1-83 選擇“機制.1”（3）單擊“知識”工具欄中的“Formula(公式)”按鈕，彈出“公式：機制.1”對話框，如圖1-84所示。在對話框的“參數(shù)”文本框中選擇第二個選項“機制.1命令命令.1角度”，單擊“添加公式”按鈕，定義角度與時間的關系。圖1-84 “公式：機制.1”對話框（4）單擊“添加公式”按鈕后，彈出“公式

31、編輯器”對話框，如圖1-85所示。圖1-85 “公式編輯器”對話框（5）在“字典”列表框中選擇“參數(shù)”選項，在“參數(shù)成員數(shù)”列表框中選擇“時間”選項，在“時間成員數(shù)”列表框中顯示“機制.1KINTime”。雙擊“機制.1KINTime”，則“機制.1KINTime”直接進入公式編輯文本框中，如圖1-86所示。圖1-86 編輯的角度與時間關系公式（6）在后邊繼續(xù)輸入“/1s*36deg”,其物理意義是運動角速度為36deg/1s,因為速度前面的時間單位是s，因此，要與角度單位一致，需要將速度除以時間1s，然后再乘以角度單位。單擊公式編輯器中的“確定”按鈕，完成公式編輯，回到“公式：機制.1”對話

32、框，在對話框中顯示出剛才編輯的公式，如圖1-87所示。圖1-87 在對話框中顯示出剛才編輯的公式（7）單擊對話框中的“確定”按鈕，生成公式，并且在模型樹中顯示公式的名稱和表達式，如圖1-88所示。圖1-88 模型樹中顯示公式的名稱和表達式2.生成運動軌跡（1）單擊“DMU Generic Animation(數(shù)字模型通用動畫)”工具欄中的“Trace(軌跡)”按鈕，彈出“Trace(軌跡)”對話框，如圖1-89所示。（2）在圖形上選擇第一組活塞上的一點，如圖1-90所示。（3）在對話框中激活“Reference product(參考產(chǎn)品)”文本框。然后在圖形區(qū)選擇機座缸套為參考件，如圖1-91

33、所示（4）單擊對話框中的“確定”按鈕，關閉對話框，同時機器開始計算所選點的軌跡路線，計算完畢后，直接顯示出來，如圖1-92所示。 圖1-89 “Trace(軌跡)”對話框 圖1-90 選擇第一組活塞上的一點 圖1-91 選擇簡易機座為參考零件 圖1-92 所選點的運動軌跡3.測量速度、加速度（1）單擊“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”工具欄中的“Speed and Acceleration(速度和加速度)”按鈕，彈出“Speed and Acceleration(速度和加速度)”對話框，如圖1-93所示。圖1-93 “Speed and Acceleration(速度和加速度)”

34、對話框（2）激活對話框中的“Reference product(參考產(chǎn)品)”文本框，然后在圖形區(qū)選擇缸套零件，如圖1-94所示。（3）激活對話框中的“Point selection (點選擇)”文本框與生成軌跡中所選擇的相同的點，如圖1-95所示。 圖1-94 選擇缸套零件 圖1-95 選擇活塞上的一個點（4）選擇后，對話框中的兩個文本框都相應地更新顯示，如圖1-96所示。圖1-95 “Speed and Acceleration(速度和加速度)”對話框已更新（5）單擊“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”工具欄中的“Simulation with Laws(用規(guī)則模擬)”按鈕，彈出

35、“Kinematics Simulation Mechanism.1(運動模擬)”對話框，如圖1-96所示。（6）勾選“Kinematics Simulation Mechanism.1(運動模擬)”對話框中的“Activate sensor(激活傳感器)”復選框，彈出“Sensor(傳感器)”對話框，如圖1-97所示。單擊對話框中“Selection(選擇)”選項卡，在列表框中單擊“速度-加速度.1線性速度”和“速度-加速度.1線性加速度”選項卡，單擊后，兩個參數(shù)的狀態(tài)由“否”改為“是”。圖1-96 “Kinematics Simulation Mechanism.1(運動模擬)”對話框圖1

36、-97 “Sensor(傳感器)”對話框（7）單擊“Outputs(輸出)”選項組中的“Option(選項)”按鈕，彈出“Graphical Representation Option(代表圖形曲線選項)”對話框，如圖1-98所示。點選“Versus time(與時間的關系)”單選扭，繪制速度和加速度隨時間變化的曲線。單擊對話框中的“關閉”按鈕，關閉對話框。圖1-98 Graphical Representation Option(代表圖形曲線選項)”對話框（8）在“Sensor(傳感器)”對話框中選擇“瞬間值“選項卡。單擊“Kinematics Simulation Mechanism.1(

37、運動模擬)”對話框中的“Play forward(向前演示)”按鈕，開始模擬活塞運動。在“Sensor(傳感器)”對話框中的“瞬間值“選項卡下，列表框中顯示的內(nèi)容隨模擬進程更新，如圖1-99所示。圖1-99 “瞬間值“選項卡下的列表框中顯示的內(nèi)容隨模擬進程更新（9）單擊“Sensor(傳感器)”對話框中的“Graphics(圖形)”按鈕，出現(xiàn)“Sensor Graphical Representation(圖形曲線)”窗口，繪制出速度和加速度隨時間的變化曲線，如圖1-100所示。1-100 速度和加速度隨時間變化的曲線1.2齒輪系的運動分析齒輪系由曲軸齒輪、惰齒輪和凸軸齒輪。本例要模擬三個齒輪

38、鍵的運動。（1）設置齒輪系的連接。須分別定義簡易曲軸齒輪、簡易惰性輪、簡易凸輪軸齒輪與簡易機體之間的旋轉運動副。（2）設置齒輪副連接。定義曲軸齒輪與惰齒輪之間、凸輪軸齒輪與惰齒輪之間的齒輪副連接。（3）模擬仿真。（4）運動分析。1.2.1設置齒輪系的連接1.新建組文件（1）點擊“開始”選取“機械設計”中的“裝配件設計”模塊。（2）進入裝配件設計模塊后，點擊添加現(xiàn)有組件圖標，再點擊模型樹上的Product1圖標，此時會出現(xiàn)文件選擇對話框，按住Ctrl鍵，分別選取“Chapter1/ duo-gear.CATPart、qu-zhou-gear.CATPart、tu-lun-gear.CATPart

39、、duolunzhou.CATproduct、jianyi-quzhou.CATpart、jianyi-tulunzhou. CATPart、jianyi-jizuo. CATpart”，將這些零件體載入到Product1中.(3) 此時，零件體載入后重合到一起，點擊分解圖標，出現(xiàn)分解對話框,然后點擊模型樹上的Product1,點擊確定，此時彈出警告對話框，警告各零件的位置會發(fā)生變，點擊警告對話框的按鈕“是”，我們會發(fā)現(xiàn)各個零件分解開來。如圖1-101所示。圖1-101 分解重和的各個零件2.設置各簡易齒輪軸與簡易機座之間的運動連接（1）點擊“開始”選取“數(shù)字模型”中的“DMU Kinemat

40、ics（數(shù)字模型運動）”模塊，進入模型運動工作臺。（2）單擊“Kinematics Joint(運動餃)”工具欄中的“Revolnte Joint(旋轉鉸)”按鈕，彈出“Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框。如圖1-101所示。圖1-101 “Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框（3）單擊對話框中的“New Mechanism(新運動機構)“按鈕彈出“Mechanism Creation(生成運動機構)”對話框，單擊對話框中的“確定”按鈕，按照對話框中的默認機構名稱“Mechanism.1”生成新的運動機構。同時“Mechan

41、ism Creation(生成運動機構)”對話框被關閉，回到“Joint Creation:Revolute(生成旋轉鉸)”對話框。（4）在圖形區(qū)內(nèi)選擇簡易曲軸中心線與相對應的簡易機座孔的中心線，如圖1-102所示。然后選擇簡易曲軸的一個端面與簡易機座孔相對應的一個端面，如圖1-103所示，此時“Joint Creation:Revolute(生成旋轉鉸)”對話框的各項內(nèi)容如圖1-104所示。然后單擊對話框中的“確定”按鈕，生成旋轉鉸。零件按鉸配合在一起，同時在模型樹中出現(xiàn)和鉸的名稱，如圖1-105所示。 圖1-102 選擇簡易曲軸中心線與相對應的 圖1-103選擇簡易曲軸的一個端面與 簡易機

42、座孔的中心線 簡易機座孔相對應的一個端面圖1-104 “Joint Creation:Revolute(生成旋轉鉸)”對話框的更新的內(nèi)容圖1-105 模型樹上出現(xiàn)新的鉸（5）單擊“Kinematics Joint(運動餃)”工具欄中的“Revolnte Joint(旋轉鉸)”按鈕，彈出“Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框。（6）在圖形區(qū)內(nèi)選擇簡易惰輪軸軸中心線與相對應的簡易機座孔的中心線，如圖1-106所示。然后選擇簡易惰輪軸的一個端面與簡易機座孔相對應的一個端面，如圖1-107所示，然后單擊“Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”

43、對話框中的“確定”按鈕，生成旋轉鉸。零件按鉸配合在一起，同時在模型樹中出現(xiàn)和鉸的名稱。 圖1-106 選擇簡易惰輪軸軸中心線與 圖1-107 選擇簡易惰輪軸的一個端面與 相對應的簡易機座孔的中心線 簡易機座孔相對應的一個端面（7）單擊“Kinematics Joint(運動餃)”工具欄中的“Revolnte Joint(旋轉鉸)”按鈕，彈出“Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框。（8）在圖形區(qū)內(nèi)選擇簡易凸輪軸軸中心線與相對應的簡易機座孔的中心線，如圖1-108所示。然后選擇簡易凸輪軸的一個端面與簡易機座孔相對應的一個端面，如圖1-109所示，然后單擊“Join

44、t Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框中的“確定”按鈕，生成旋轉鉸。零件按鉸配合在一起，同時在模型樹中出現(xiàn)和鉸的名稱。 圖1-108 選擇簡易凸輪軸軸中心線與 圖1-109 然后選擇簡易凸輪軸的一個端面 相對應的簡易機座孔的中心線 與簡易機座孔相對應的一個端面3.設置各齒輪與各相對應的簡易齒輪軸的運動連接（1）單擊“Rigid Joint(剛性連接)”按鈕，彈出“Joint Creation:Rigid(生成剛性連接)”對話框，如圖1-110所示。圖1-110 “Joint Creation:Rigid(生成剛性連接)”對話框（2）在圖形區(qū)上分別選擇簡易曲軸和曲軸齒輪，

45、“Joint Creation:Rigid(生成剛性連接)”對話框內(nèi)容被更新，顯示出所選擇的零件名稱，如圖1-111所示。圖1-111 “Joint Creation:Rigid(生成剛性連接)”對話框內(nèi)容被更新（3）單擊對話框中的“確定“按鈕，生成剛性連接。零件剛性連接配合在一起。同時在模型樹上出現(xiàn)剛性鉸的名稱。如圖1-112所示。圖1-112 模型樹上出現(xiàn)新的鉸（4）按照同樣的方法分別將簡易惰輪軸與惰齒輪、簡易凸輪軸與凸輪齒輪進行剛性連接，模型樹上的鉸的名稱如圖1-113所示。圖1-113 模型樹上出現(xiàn)新的鉸（5）點擊“開始”選取“機械設計”中的“裝配件設計”模塊，對各簡易齒輪軸與各齒輪之

46、間進行位置約束。（6）點擊“約束”工具欄中的“相合約束”圖標，分別選擇簡易曲軸中心線及曲軸齒輪中心線，如圖1-114所示。然后點擊“約束”工具欄中的“偏移約束”圖標，選擇簡易曲軸的一個端面及曲軸齒輪相對應的一個端面，如圖1-115所示，此時出現(xiàn)“約束屬性”對話框，如圖1-11所示。將對話框中的“偏移”一欄改為“0mm”，點擊“確定”按鈕，完成簡易曲軸端面和曲軸齒輪端面之間的偏移約束關系。點擊“全部更新”按鈕，完成簡易曲軸與曲軸齒輪之間的約束，如圖1-117所示。 圖1-114 選擇簡易曲軸及曲軸齒輪中心線 圖1-115選擇簡易曲軸及曲軸齒輪的一個端面 圖1-11 “約束屬性”對話框 圖1-11

47、7完成約束后的位置（7）按照同樣的約束方法，依次將簡易惰輪軸與惰齒輪、簡易凸輪軸與凸輪齒輪之間進行位置約束，注意與各齒輪軸完成后的效果圖如圖1-118所示。圖1-118 完成后的各齒輪魚齒輪軸間的位置關系1.2.2設置齒輪副間的連接（1）點擊“開始”選取“數(shù)字模型”中的“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”模塊，進入模型運動工作臺。（2）單擊“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”工具欄中的“Revolnte Joint(旋轉鉸)”按鈕右下方的箭頭，出現(xiàn)“Kinematics Joint(運動餃)”工具欄，單擊“Roll Curve Joints(運動鉸)”按鈕，彈出“Joi

48、nt Creation: Roll Curve Joints(生成滾動曲線鉸)”對話框，如圖1-119所示。圖1-119 “Joint Creation: Roll Curve Joints(生成滾動曲線鉸)”對話框（3）激活“Curve 1:”對話框，選擇曲軸齒輪上的圓形曲線，如圖1-120所示。然后再激活”Curve 2:”對話框，選擇惰齒輪上的圓形曲線（注意：所選的兩條曲線必須相接觸，要求在“裝備件設計”模塊中將兩條曲線的位置約束好），如圖1-121所示。此時對話框中的內(nèi)容已被更新，如圖1-122所示，點擊“確定”按鈕，關閉對話框，同時模型樹上出現(xiàn)滾動曲線運動鉸的名稱，如圖1-123所示

49、。 圖1-120選擇曲軸齒輪上的曲線 圖1-121選擇惰齒輪上的圓形曲線圖1-122 “Joint Creation: Roll Curve Joints”對話框內(nèi)容更新圖1-123 模型樹上出現(xiàn)新的鉸（4）按照同樣的步驟，定義惰齒輪和凸輪齒輪之間的滾動曲線運動鉸連接。在模型樹上我們可以看到定義后的運動鉸的名稱。如圖1-124所示。圖1-124 模型樹上出現(xiàn)新的鉸1.2.3 模擬仿真1.設置驅(qū)動在模型樹上雙擊曲軸與機座的運動鉸，如圖1-125，彈出彈出“Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框，將“Angle driven(角度驅(qū)動)”一欄選上，如圖1-125所示

50、，點擊“確定”按鈕完成驅(qū)動設置。圖1-125 彈出彈出“Joint Creation: Revolute(生成旋轉鉸)”對話框2.設置固定零件（1）單擊“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”工具欄中的“Fixed part(固定零件)”按鈕，彈出“New Fixed part(新固定零件)”對話框。（2）在圖形區(qū)上選擇簡易機座，如圖1-126所示，并點擊“確定”按鈕。（3）單擊“確定”后，則彈出一個“Information(消息)”對話框，提示現(xiàn)在設置的機構已經(jīng)可以被模擬，如圖1-127所示。單擊對話框中的“確定”按鈕，關閉對話框。 圖1-126 選擇簡易機座 圖1-127 “Inf

51、ormation(消息)”對話框3.模擬齒輪系傳動（1）單擊“DMU Kinematics（數(shù)字模型運動）”工具欄中的“Simulation with Command(使用命令模擬)”按鈕，彈出“Kinematics Simulation-Mechanism.1(運動模擬)”對話框，如圖1-128所示。在對話框中拖動滑標改變角度范圍，如圖1-129所示。單擊對話框中的“Play forward(向前演示)”按鈕，四缸內(nèi)燃機開始運動。 圖1-128“Kinematics Simulation- 圖1-129 改變角度范圍Mechanism.1(運動模擬)”對話框1.2.4運動分析1.定義時間關聯(lián)

52、的參數(shù)關系式（1）在模型樹上選擇“機制.1”,如圖1-130所示。圖1-130 選擇“機制.1”（2）單擊“知識”工具欄中的“Formula(公式)”按鈕，彈出“公式：機制.1”對話框，如圖1-131所示。在對話框的“參數(shù)”文本框中選擇第二個選項“機制.1命令命令.1角度”，單擊“添加公式”按鈕，定義角度與時間的關系。圖1-131 “公式：機制.1”對話框（3）單擊“添加公式”按鈕后，彈出“公式編輯器”對話框，如圖1-132所示。圖1-132 “公式編輯器”對話框（4）在“字典”列表框中選擇“參數(shù)”選項，在“參數(shù)成員數(shù)”列表框中選擇“時間”選項，在“時間成員數(shù)”列表框中顯示“機制.1KINTime”。雙擊“機制.1KINTime”，則“機制.1KINTime”直接進入公式編輯文本框中，如圖1-133所示。圖1-133 編輯的角度與時間關系公式（5）在后邊繼續(xù)輸入“/1