catia运动仿真顺序（CATIA运动分析）
catia运动仿真顺序（CATIA运动分析），再点击模型树上的Product1图标，此时会出现文件选择对话框，按住Ctrl键，分别选取“Chapter16/huo-sai-xiao.CATPart、huo-sai.CATPart 、lianganzujian.CATproduct、quzhou.CATpart”，将这些零件体载入到Product1中。（2）进入装配件设计模块后，点击添加现有组件图标1.新建组文件(1)点击“开始”选取“机械设计”中的“装配件设计”模块，如图16-1所示。图16-1 进入“装配件设计”模块
CATIA 运动分析
曲轴连杆运动分析
四缸发动机曲轴、连杆和活塞的运动分析是较复杂的机械运动。曲轴做旋转运动，连杆左做平动，活塞是直线往复运动。在用CATIA作曲轴、连杆和活塞的运动分析的步骤如下所示。
- 设置曲轴、连杆、活塞及活塞销的运动连接。
- 创建简易缸套机座。
- 设置曲轴与机座、活塞与活塞缸套之间的运动连接。
- 模拟仿真。
- 运动分析。
16.1.1 定义曲轴、连杆、活塞及活塞销的运动连接
1.新建组文件
(1)点击“开始”选取“机械设计”中的“装配件设计”模块，如图16-1所示。
图16-1 进入“装配件设计”模块
（2）进入装配件设计模块后，点击添加现有组件图标
，再点击模型树上的Product1图标，此时会出现文件选择对话框，按住Ctrl键，分别选取“Chapter16/huo-sai-xiao.CATPart、huo-sai.CATPart 、lianganzujian.CATproduct、quzhou.CATpart”，将这些零件体载入到Product1中。
（3）此时，零件体载入后重合到一起，点击分解图标
，出现分解对话框如图16-2所示。然后点击模型树上的Product1 点击确定，此时弹出警告对话框，如图16-3所示，警告各零件的位置会发生变，点击警告对话框的按钮“是”，我们会发现各个零件分解开来。
图16-2 分解对话框
图16-3 警告对话框
（3）由于连杆体零件是装配体，各部分之间存在约束，点击“全部更新”按钮
，我们会发现连杆体组件恢复装配后的样子。
（4）点击“约束”工具栏中的“相合约束”图标
，分别选择活塞销中心线及活塞孔中心线，如图16-4所示。然后点击“约束”工具栏中的“偏移约束”图标
，选择活塞销的一个端面及活塞孔一侧的凹下去细环端面，如图16-5所示，此时出现“约束属性”对话框，如图16-6所示。将对话框中的“偏移”一栏改为“3.75mm”，点击“确定”按钮，完成活塞销端面和活塞内凹孔细环端面之间的偏移约束关系。点击“全部更新”按钮
，完成活塞与活塞销之间的约束，如图16-7所示。自此完成添加零部件工作。
图16-4 选择活塞销中心线及活塞孔中心线 图16-5活塞销及活塞内凹孔的端面约束
图16-6将对话框中的偏移一栏改为3.75mm 图16-7 完成活塞及活塞销的约束
2. 设置连杆体与活塞销的运动连接
（1）点击“开始”选取“数字模型”中的“DMU Kinematics（数字模型运动）”模块，进入模型运动工作台，如图16-8所示。
图16-8 进入“DMU Kinematics”模块
（2）单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮
右下方的箭头，出现“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏，包括所有铰定义按钮，如图16-9所示。
图16-9 “Kinematics Joint(运动饺)”工具栏
（3）单击“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮
，弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框，如图16-10所示。
图16-10 “Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框
（4）单击对话框中的“New Mechanism(新运动机构)“按钮弹出“Mechanism Creation(生成运动机构)”对话框，如图16-11所示。单击对话框中的“确定”按钮，按照对话框中的默认机构名称“Mechanism.1”生成新的运动机构。同时“Mechanism Creation(生成运动机构)”对话框被关闭，回到“Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框。
（5）在连杆体零件中选择小孔中心线（注意这里选择的应是连杆体小孔中衬套的中心线，因为与活塞销进行运动接触的是衬套），在选择活塞销的中心线，如图16-12所示。在连杆体零件中选择小孔衬套的一个端面，在活塞组件中选择活塞销的一个端面，如图16-13所示，在“Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框中点选“Centered(居中)”单选扭，然后选择小孔衬套和活塞销的另外一侧端面，如图16-14所示。此时“Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框的各项内容如图16-15所示。单击对话框中的“确定”按钮，生成旋转铰。零件按铰配合在一起，同时在模型树中出现和铰的名称，如图16-16所示。
图16-11 “Mechanism Creation”对话框 图16-12 选择衬套和活塞销中心线
图16-13 选择衬套和活塞销的一个端面
图16-14 选择衬套和活塞销的另一个端面
图16-15 “Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框的各项内容
图16-16 模型树上出现机构和铰的名称
3.设置活塞销与活塞之间的运动连接
（1）实际中，活塞与活塞销之间为过盈配合，所以这里我们把活塞与活塞销之间定为刚性连接。单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮
右下方的箭头，出现“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏。
（2）单击“Rigid Joint(刚性连接)”按钮
，弹出“Joint Creation:Rigid(生成刚性连接)”对话框，如图16-17所示。
图16-17 “Joint Creation:Rigid(生成刚性连接)”对话框
（3）在图形区上分别选择活塞销和活塞，“Joint Creation:Rigid(生成刚性连接)”对话框内容被更新，显示出所选择的零件名称，如图16-18所示。
图16-18 对话框显示出所选择的零件名称
（4）单击对话框中的“确定“按钮，生成刚性连接。零件刚性连接配合在一起。同时在模型树上出现刚性铰的名称。如图16-19所示。
图16-19 模型树上出现刚性铰的名称
4.设置连杆体与曲轴的运动连接
（1）单击“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮
，弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框，在连杆体零件中选择大孔中心线（注意这里选择的应是连杆体大孔中轴瓦的中心线，因为与曲轴进行运动接触的是轴瓦），在选择曲轴的第一段的中心线，如图16-20所示。在连杆体零件中选择大孔轴瓦的一个端面，在曲轴中选择曲轴第一段的一个端面，如图16-21所示，在“Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框中点选“Centered(居中)”单选扭，然后选择大孔轴瓦和曲轴第一段的另外一侧端面，如图16-22所示。此时“Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框的各项内容如图16-23所示。单击对话框中的“确定”按钮，生成旋转铰。零件按铰配合在一起，同时在模型树中出现旋转铰的名称，如图16-24所示。
图16-20 选择连杆体大孔中轴瓦的中心线与曲轴的第一段的中心线
图16-21 选择大孔中轴瓦的一个端面与曲轴第一段的一个端面
图16-22 选择大孔轴瓦和曲轴第一段的另外一侧端面
图16-23 “Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框的各项内容
图16-24 在模型树中出现旋转铰的名称
（6）此时完成了曲轴与一个连杆体的运动连接，连接后的整体约束图如图16-25所示。
图16-25 整体部件的连接图
5.完成其余三组活塞、活塞销、连杆体及曲轴的运动连接
(1) 点击“开始”再次选取“机械设计”中的“装配件设计”，进入“装配件设计”模块。点击“快速多实例化”按钮
，然后在模型树上点击活塞零件，如图16-26所示。此时在零部件上有一个新的活塞零件生成，如图16-27所示。
图16-26 在模型树上点击活塞零件体 图16-27 新的活塞零件生成
（2）按照（1）中的快速生成实体的方法分别生成新的活塞销与连杆体零件，生成后的零件如图16-28，同时在模型树上出现新的零件体，如图16-29所示。
图16-28 生成新的活塞销与连杆体零件 图16-29 模型树上出现新的零件体
（3）由于零件体重合在一起，点击“分解”按钮
，出现“分解”对话框，在模型树上点击Product.1 然后点击“确定”按钮。这时会出现警告对话框，继续点击“确定”按钮，完成重合零部件体的分解。
（4）由于先前已完成对第一组活塞、活塞销、连杆体及曲轴的运动关系的连接，第一组零部件间存在约束，点击“全部更新”按钮
后，它们又恢复到先前的位置关系，但第二组零件被分离开来，如图16-30所示。
图16-30 分离更新后的效果图
（5））点击“约束”工具栏中的“相合约束”图标
，分别选择新生成的活塞销中心线及活塞孔中心线，如图16-31所示。然后点击“约束”工具栏中的“偏移约束”图标
，选择活塞销的一个端面及活塞孔一侧的凹下去细环端面，如图16-32所示，此时出现“约束属性”对话框，如图16-33所示。将对话框中的“偏移”一栏改为“3.75mm”，点击“确定”按钮完成活塞销端面和活塞内凹孔细环端面之间的偏移约束关系。点击“全部更新”按钮
，完成活塞与活塞销之间的约束，如图16-34所示。自此完成添加新零部件的工作，如图16-35所示。
图16-31选择活塞销中心线及活塞孔中心线 图16-32活塞销及活塞内凹孔的端面约束
图16-33将对话框中的偏移一栏改为3.75mm 图16-34完成活塞及活塞销的约束
图16-35 完成添加新零部件的工作
（6）点击“开始”选取“数字模型”中的“DMU Kinematics（数字模型运动）”模块，再次进入模型运动工作台。按照前面介绍过的同样的方法将第二组活塞、活塞销、连杆体及曲轴组件进行运动连接。连接后的整体效果图如图16-36所示。模型树上出现新的运动连接铰的名称如图16-37所示。
图16-36 连接第二组组件后的效果图
图16-37 模型树上的新增运动连接名称
（7）点击“开始”再次选取“机械设计”中的“装配件设计”，进入“装配件设计”模块。点击“快速多实例化”按钮
，按照增加第二组活塞、活塞销、连杆体组件的方法完成第三、四组组件的增加，并利用“分解”
功能，将位置重合的零部件分解开来，然后对分别对第三、四活塞与活塞销进行约束，最后用“全部更新”
功能，完成第三、四组活塞与活塞销之间的约束更新，如图16-38所示。此时模型树上出现新的零部件名称，如图16-39所示。
图16-38 完成第三、四组组件的增加并对新增活塞及活塞销进行约束
图16-39 模型树上出现新的零部件名称
（8）点击“开始”选取“数字模型”中的“DMU Kinematics（数字模型运动）”模块，再次进入模型运动工作台。同样，按照前面介绍的对第三、四组活塞、活塞销、连杆体及曲轴进行运动连接，完成连接后的效果图如图16-40所示。同时模型树上出现新的运动连接铰，如图16-41所示。
图16-40 完成连接后的效果图
图16-41 模型树上出现新的运动连接铰
16.1.2 创建简易缸套机座
1.插入新零件
（1） 点击CATIA的菜单栏中的“插入”，在其子菜单中选择“新增零部件”，如图16-42所示。
（2）在模型树上单击“Product.1” ，这样会在装配图中插入一个新零件。单击“Product.1”后，会出现一个“新零部件:原点”对话框，如图16-43所示，提示使用者如何定义新零件的原点。
（3）单击对话框中的“是”按钮，定义新零件的原点与组件的原点重合。此时在装配件的模型树上将出现一个新零件“Part1(part1.1)”。如图16-44所示。
图16-42选择“新增零部件” 图16-43 “新零部件:原点”对话框
图16-44 新零部件“Part1(part1.1)”
（4）右键点击模型树上的“Part1(part1.1)”，在出现的子菜单中选择属性，如图16-45所示。此时会出现“属性”对话框，在“实例名称”一栏将“part1.1”修改为“缸套机座”点击“确定”按钮，完成产品实例名称的修改 如图16-46所示。此时模型树上的新增零部件的名称“Part1(part1.1)变成“Part1(缸套机座)”。
图16-45 在子菜单中选择属性
图16-46 修改“属性对话框”中“实例名称”的内容
2.绘制机座零件草图
（1）将模型树上中Part1零件的元素展开，双击该零件的名称“Part1” 如图16-48所示，这样可以直接由“数字模型工作台”转到“零部件设计工作台”。
（2）选择曲轴带有键槽一端的端面，如图16-47所示，在“草图编辑器”工具栏中单击“Sketcher(草图)”按钮
，进入草图设计工作台。
图16-48 双击零件名称“Part1” 图16-47 选择曲轴带有键槽一端的端面
（3）单击“操作”工具栏中的“Project 3d element(投影三维元素)”按钮
，然后选择曲轴带有键槽一端的端面，将其投影为一个圆形草图，如图16-48所示。然后点击“圆”
，在草图上画一个圆，如图16-49，点击“约束”
，再点击刚才画的圆，此时圆的尺寸被约束住，双击尺寸数字，弹出“约束定义”对话框，将直径改为“80mm” 如图16-50所示，按住“Ctrl”键，点击投影圆和刚才绘制的圆，再点击“约束定义”
按钮，弹出“约束定义”对话框，如图16-51所示，将同心一栏选上，然后点击“确定”按钮。完成草图绘制，如图16-52所示。
图16-48 三维投影草图 图16-49 画一个圆
图16-50 修改直径 图16-51 “约束定义”对话框
图16-52约束完成后的草图
（4）单击“工作台”工具栏中的“Exit Workbench(推出工作台)”按钮
，重新进入“零部件设计工作台”。
3. 拉伸生成机座零件
（1）单击“给予草图的特征”工具栏中的”Pad（拉伸）”按钮，弹出“Pad Definition(拉伸定义)”对话框，如图16-53所示，将长度一栏改为“40mm” 在轮廓曲面一栏选择刚才绘制的草图，然后点击确定，完成实体的拉伸。
（2）为了区别机座实体，将机座实体更改颜色。在模型树上右键点击“Part1(缸套机座)，在出现的子菜单中点击“属性”弹出属性对话框，点击图形一栏，将颜色改为黄色，如图16-54，然后点击“确定”。这样就将机座实体与曲轴零件区别开来。
图16-53 “凸台定义”对话框
图16-54 将颜色改为黄色
4.绘制缸套零件草图
（1）点击“基准平面”
图标，再点击第一组活塞的上表面，如图16-55所示，弹出“基准平面定义”对话框，将偏移一栏数据改为“0mm” 如图16-56所示 点击确定完成基准平面的建立。建立后的基准平面如图16-57所示。
图16-55 选择活塞上表面 图16-56 “基准平面定义”对话框
图16-57 建立的基准平面
（2）点击新建的基准平面，在“草图编辑器”工具栏中单击“Sketcher(草图)”按钮
，进入草图设计工作台。
（3）单击草图工具中的“虚线”图标
，此时该图标变成红色。接着单击“操作”工具栏中的“Project 3d element(投影三维元素)”按钮
，然后选择活塞上表面，将其投影到草图设计平面上，如图16-58所示。接着再次单击“虚线”图标
，图标恢复原来的颜色，即取消“虚线”功能。然后在点击“圆”
，在草图上画一个圆，如图16-59，按住“Ctrl”键，选择投影圆与绘制的圆，单击点击“约束定义”
按钮，弹出“约束定义”对话框，如图16-60所示，将相合一栏选上，然后点击“确定”按钮，绘制圆与投影圆相合，如图16-61所示。
图16-58 投影活塞上表面 图16-59 绘制一个圆
图16-60 “约束定义”对话框 图16-61绘制圆与投影圆相合
（4）在草图上再画一个圆，单击“约束”
，此时圆的尺寸被约束住，双击尺寸数字，弹出“约束定义”对话框，将直径改为“120mm” 点击“确定”完成尺寸约束， 如图16-62所示.按住“Ctrl”键，点击两个绘制的圆，再点击“约束定义”
按钮，弹出“约束定义”对话框，将“同心”一栏选上，然后点击“确定”按钮。将两个圆的圆心约束在一起，如图16-63所示。
图16-62 绘制直径为120mm的一个圆 图16-63将两个圆的圆心约束在一起
5.拉伸生成缸套零件
单击“给予草图的特征”工具栏中的”Pad（拉伸）”按钮，弹出“Pad Definition(拉伸定义)”对话框，将长度一栏改为“120mm” 在轮廓曲面一栏选择刚才绘制的草图，然后点击确定，完成实体的拉伸，如图16-64所示。
图16-64 拉伸缸套零件
6.完成其余三组缸套实体建模
（1） 点击再建立第一组活塞缸套时所建立的“基准平面”
图标，在“草图编辑器”工具栏中单击“Sketcher(草图)”按钮
，进入草图设计工作台。
（2）按照与绘制第一组缸套草图相同的方法绘制第二组缸套草图平面，绘制完的效果如图16-65所示。
（3）单击“工作台”工具栏中的“Exit Workbench(推出工作台)”按钮
，进入“零部件设计工作台”。准备完成第二组缸套的实体拉伸，与第一组缸套实体拉伸方法相同，对第二组缸套进行拉伸，完成后的实体效果如16-66所示。
图16-65 第二组缸套草图绘制 图16-66 第二组缸套的实体拉伸效果
（4）按照同样的方法建立第三、四组缸套的实体模型，完成后的四组活塞缸套的模型如图16-67所示。
图16-67 四组缸套的实体模型
16.1.3设置曲轴与机座、活塞与活塞缸套之间的运动连接
1.设置曲轴与机座之间的运动连接
（1）点击“开始”选取“数字模型”中的“DMU Kinematics（数字模型运动）”模块，进入模型运动工作台。
（2）单击“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮
，弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框，分别选择简易机座的中心线和曲轴左端的中心线，如图16-68所示。简易机座的左端面和曲轴的左端面，如图16-69所示。“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框内容被更新，如图16-70所示，然后点击“确定”完成运动连接，此时模型树上出现新的运动铰的名称，如图16-71所示。
图16-68选择机座和曲轴左端中心线 图16-69选择机座的左端面和曲轴左端面
图16-69 “Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框内容被更新
图16-71 模型树上出现新的运动铰
2.设置活塞浴缸套之间的运动连接
（1）单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮
右下方的箭头，出现“Kinematics Joints(运动铰)”工具栏。
（2）单击“Cylindrical Joint(圆柱铰)”按钮
，弹出“Joint Creation:Cylindrical(生成圆柱铰)”对话框，如图16-72所示。
图16-72 “Joint Creation:Cylindrical(生成圆柱铰)”对话框
（3）在装配零件上分别选择第一组活塞和缸套的中心线，如图16-73所示。此时“Joint Creation:Cylindrical(生成圆柱铰)”对话框内容被更新，如图16-74所示，点击“确定”按钮，完成第一组活塞与缸套之间的运动连接。
图16-73 选择第一组活塞和缸套的中心线 图16-74对话框内容被更新
（4）按照上诉同样的方法，依次完成第二、三、四活塞与缸套之间的运动连接，此时模型树上出现新的运动铰，如图16-75所示。
图16-75 模型树上出现新的运动铰
16.1.4模拟仿真
1.设置驱动
在模型树上双击曲轴与机座的运动铰，如图16-76，弹出弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框，将“Angle driven(角度驱动)”一栏选上，如图16-77所示，点击确定完成驱动设置。
图16-76在模型树上双击曲轴与机座的运动铰
图16-77将“Angle driven(角度驱动)”一栏选上
2.设置固定零件
（1）单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Fixed part(固定零件)”按钮
，弹出“New Fixed part(新固定零件)”对话框，如图16-78所示。
图16-78 “New Fixed part(新固定零件)”对话框
（2）在图形区上选择简易机座零件，并点击“确定”按钮。
（3）单击“确定”后，则弹出一个“Information(消息)”对话框，提示现在设置的机构已经可以被模拟，如图16-79所示。单击对话框中的“确定”按钮，关闭对话框。
3.模拟四缸内燃机运动
（1））单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Simulation with Command(使用命令模拟)”按钮
，弹出“Kinematics Simulation-Mechanism.1(运动模拟)”对话框，如图16-80所示。在对话框中拖动滑标改变角度范围，如图16-81所示。单击对话框中的“Play forward(向前演示)”按钮
，四缸内燃机开始运动。
图16-80 “Kinematics Simulation- 图16-81 改变角度范围
Mechanism.1(运动模拟)”对话框
16.1.5运动分析
1.定义时间关联的参数关系式
（1）选择菜单工具栏中的“工具”“选项”命令，弹出“选项”对话框，如图16-82所示。选中“产品结构”，选择“树的定制”选项卡，然后将“关系”选项激活。单击对话框中的“确定”，关闭对话框。
图16-82 “选项”对话框
（2）在模型树上选择“机制.1” 如图16-83所示。
图16-83 选择“机制.1”
（3）单击“知识”工具栏中的“Formula(公式)”按钮
，弹出“公式：机制.1”对话框，如图16-84所示。在对话框的“参数”文本框中选择第二个选项“机制.1\命令\命令.1\角度”，单击“添加公式”按钮，定义角度与时间的关系。
图16-84 “公式：机制.1”对话框
（4）单击“添加公式”按钮后，弹出“公式编辑器”对话框，如图16-85所示。
图16-85 “公式编辑器”对话框
（5）在“字典”列表框中选择“参数”选项，在“参数成员数”列表框中选择“时间”选项，在“时间成员数”列表框中显示“机制.1\KINTime”。双击“机制.1\KINTime”，则“机制.1\KINTime”直接进入公式编辑文本框中，如图16-86所示。
图16-86 编辑的角度与时间关系公式
（6）在后边继续输入“/1s*36deg” 其物理意义是运动角速度为36deg/1s 因为速度前面的时间单位是s，因此，要与角度单位一致，需要将速度除以时间1s，然后再乘以角度单位。单击公式编辑器中的“确定”按钮，完成公式编辑，回到“公式：机制.1”对话框，在对话框中显示出刚才编辑的公式，如图16-87所示。
图16-87 在对话框中显示出刚才编辑的公式
（7）单击对话框中的“确定”按钮，生成公式，并且在模型树中显示公式的名称和表达式，如图16-88所示。
图16-88 模型树中显示公式的名称和表达式
2.生成运动轨迹
（1）单击“DMU Generic Animation(数字模型通用动画)”工具栏中的“Trace(轨迹)”按钮
，弹出“Trace(轨迹)”对话框，如图16-89所示。
（2）在图形上选择第一组活塞上的一点，如图16-90所示。
（3）在对话框中激活“Reference product(参考产品)”文本框。然后在图形区选择机座缸套为参考件，如图16-91所示
（4）单击对话框中的“确定”按钮，关闭对话框，同时机器开始计算所选点的轨迹路线，计算完毕后，直接显示出来，如图16-92所示。
图16-89 “Trace(轨迹)”对话框 图16-90 选择第一组活塞上的一点
图16-91 选择简易机座为参考零件 图16-92 所选点的运动轨迹
3.测量速度、加速度
（1）单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Speed and Acceleration(速度和加速度)”按钮
，弹出“Speed and Acceleration(速度和加速度)”对话框，如图16-93所示。
图16-93 “Speed and Acceleration(速度和加速度)”对话框
（2）激活对话框中的“Reference product(参考产品)”文本框，然后在图形区选择缸套零件，如图16-94所示。
（3）激活对话框中的“Point selection (点选择)”文本框与生成轨迹中所选择的相同的点，如图16-95所示。
图16-94 选择缸套零件 图16-95 选择活塞上的一个点
（4）选择后，对话框中的两个文本框都相应地更新显示，如图16-96所示。
图16-95 “Speed and Acceleration(速度和加速度)”对话框已更新
（5）单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Simulation with Laws(用规则模拟)”按钮
，弹出“Kinematics Simulation –Mechanism.1(运动模拟)”对话框，如图16-96所示。
（6）勾选“Kinematics Simulation –Mechanism.1(运动模拟)”对话框中的“Activate sensor(激活传感器)”复选框，弹出“Sensor(传感器)”对话框，如图16-97所示。单击对话框中“Selection(选择)”选项卡，在列表框中单击“速度-加速度.1\线性速度”和“速度-加速度.1\线性加速度”选项卡，单击后，两个参数的状态由“否”改为“是”。
图16-96 “Kinematics Simulation –Mechanism.1(运动模拟)”对话框
图16-97 “Sensor(传感器)”对话框
（7）单击“Outputs(输出)”选项组中的“Option(选项)”按钮，弹出“Graphical Representation Option(代表图形曲线选项)”对话框，如图16-98所示。点选“Versus time(与时间的关系)”单选扭，绘制速度和加速度随时间变化的曲线。单击对话框中的“关闭”按钮，关闭对话框。
图16-98 Graphical Representation Option(代表图形曲线选项)”对话框
（8）在“Sensor(传感器)”对话框中选择“瞬间值“选项卡。单击“Kinematics Simulation –Mechanism.1(运动模拟)”对话框中的“Play forward(向前演示)”按钮
，开始模拟活塞运动。在“Sensor(传感器)”对话框中的“瞬间值“选项卡下，列表框中显示的内容随模拟进程更新，如图16-99所示。
图16-99 “瞬间值“选项卡下的列表框中显示的内容随模拟进程更新
（9）单击“Sensor(传感器)”对话框中的“Graphics(图形)”按钮，出现“Sensor Graphical Representation(图形曲线)”窗口，绘制出速度和加速度随时间的变化曲线，如图16-100所示。
16-100 速度和加速度随时间变化的曲线
16.2齿轮系的运动分析
齿轮系由曲轴齿轮、惰齿轮和凸轴齿轮。本例要模拟三个齿轮键的运动。
（1）设置齿轮系的连接。须分别定义简易曲轴齿轮、简易惰性轮、简易凸轮轴齿轮与简易机体之间的旋转运动副。
（2）设置齿轮副连接。定义曲轴齿轮与惰齿轮之间、凸轮轴齿轮与惰齿轮之间的齿轮副连接。
（3）模拟仿真。
（4）运动分析。
16.2.1设置齿轮系的连接
1.新建组文件
（1）点击“开始”选取“机械设计”中的“装配件设计”模块。
（2））进入装配件设计模块后，点击添加现有组件图标
，再点击模型树上的Product1图标，此时会出现文件选择对话框，按住Ctrl键，分别选取“Chapter16/ duo-gear.CATPart、qu-zhou-gear.CATPart、tu-lun-gear.CATPart、duolunzhou.CATproduct、jianyi-quzhou.CATpart、jianyi-tulunzhou. CATPart、jianyi-jizuo. CATpart”，将这些零件体载入到Product1中.
(3) 此时，零件体载入后重合到一起，点击分解图标
，出现分解对话框 然后点击模型树上的Product1 点击确定，此时弹出警告对话框，警告各零件的位置会发生变，点击警告对话框的按钮“是”，我们会发现各个零件分解开来。如图16-101所示。
图16-101 分解重和的各个零件
2.设置各简易齿轮轴与简易机座之间的运动连接
（1）点击“开始”选取“数字模型”中的“DMU Kinematics（数字模型运动）”模块，进入模型运动工作台。
（2）单击“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮
，弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框。如图16-101所示。
图16-101 “Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框
（3）单击对话框中的“New Mechanism(新运动机构)“按钮弹出“Mechanism Creation(生成运动机构)”对话框，单击对话框中的“确定”按钮，按照对话框中的默认机构名称“Mechanism.1”生成新的运动机构。同时“Mechanism Creation(生成运动机构)”对话框被关闭，回到“Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框。
（4）在图形区内选择简易曲轴中心线与相对应的简易机座孔的中心线，如图16-102所示。然后选择简易曲轴的一个端面与简易机座孔相对应的一个端面，如图16-103所示，此时“Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框的各项内容如图16-104所示。然后单击对话框中的“确定”按钮，生成旋转铰。零件按铰配合在一起，同时在模型树中出现和铰的名称，如图16-105所示。
图16-102 选择简易曲轴中心线与相对应的 图16-103选择简易曲轴的一个端面与
简易机座孔的中心线 简易机座孔相对应的一个端面
图16-104 “Joint Creation:Revolute(生成旋转铰)”对话框的更新的内容
图16-105 模型树上出现新的铰
（5）单击“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮
，弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框。
（6）在图形区内选择简易惰轮轴轴中心线与相对应的简易机座孔的中心线，如图16-106所示。然后选择简易惰轮轴的一个端面与简易机座孔相对应的一个端面，如图16-107所示，然后单击“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框中的“确定”按钮，生成旋转铰。零件按铰配合在一起，同时在模型树中出现和铰的名称。
图16-106 选择简易惰轮轴轴中心线与 图16-107 选择简易惰轮轴的一个端面与
相对应的简易机座孔的中心线 简易机座孔相对应的一个端面
（7）单击“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮
，弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框。
（8）在图形区内选择简易凸轮轴轴中心线与相对应的简易机座孔的中心线，如图16-108所示。然后选择简易凸轮轴的一个端面与简易机座孔相对应的一个端面，如图16-109所示，然后单击“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框中的“确定”按钮，生成旋转铰。零件按铰配合在一起，同时在模型树中出现和铰的名称。
图16-108 选择简易凸轮轴轴中心线与 图16-109 然后选择简易凸轮轴的一个端面
相对应的简易机座孔的中心线 与简易机座孔相对应的一个端面
3.设置各齿轮与各相对应的简易齿轮轴的运动连接
（1）单击“Rigid Joint(刚性连接)”按钮
，弹出“Joint Creation:Rigid(生成刚性连接)”对话框，如图16-110所示。
图16-110 “Joint Creation:Rigid(生成刚性连接)”对话框
（2）在图形区上分别选择简易曲轴和曲轴齿轮，“Joint Creation:Rigid(生成刚性连接)”对话框内容被更新，显示出所选择的零件名称，如图16-111所示。
图16-111 “Joint Creation:Rigid(生成刚性连接)”对话框内容被更新
（3）单击对话框中的“确定“按钮，生成刚性连接。零件刚性连接配合在一起。同时在模型树上出现刚性铰的名称。如图16-112所示。
图16-112 模型树上出现新的铰
（4）按照同样的方法分别将简易惰轮轴与惰齿轮、简易凸轮轴与凸轮齿轮进行刚性连接，模型树上的铰的名称如图16-113所示。
图16-113 模型树上出现新的铰
（5）点击“开始”选取“机械设计”中的“装配件设计”模块，对各简易齿轮轴与各齿轮之间进行位置约束。
（6）点击“约束”工具栏中的“相合约束”图标
，分别选择简易曲轴中心线及曲轴齿轮中心线，如图16-114所示。然后点击“约束”工具栏中的“偏移约束”图标
，选择简易曲轴的一个端面及曲轴齿轮相对应的一个端面，如图16-115所示，此时出现“约束属性”对话框，如图16-116所示。将对话框中的“偏移”一栏改为“0mm”，点击“确定”按钮，完成简易曲轴端面和曲轴齿轮端面之间的偏移约束关系。点击“全部更新”按钮
，完成简易曲轴与曲轴齿轮之间的约束，如图16-117所示。
图16-114 选择简易曲轴及曲轴齿轮中心线 图16-115选择简易曲轴及曲轴齿轮的一个端面
图16-116 “约束属性”对话框 图16-117完成约束后的位置
（7）按照同样的约束方法，依次将简易惰轮轴与惰齿轮、简易凸轮轴与凸轮齿轮之间进行位置约束，注意与各齿轮轴完成后的效果图如图16-118所示。
图16-118 完成后的各齿轮鱼齿轮轴间的位置关系
16.2.2设置齿轮副间的连接
（1）点击“开始”选取“数字模型”中的“DMU Kinematics（数字模型运动）”模块，进入模型运动工作台。
（2）单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮
右下方的箭头，出现“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏，单击“Roll Curve Joints(运动铰)”按钮
，弹出“Joint Creation: Roll Curve Joints(生成滚动曲线铰)”对话框，如图16-119所示。
图16-119 “Joint Creation: Roll Curve Joints(生成滚动曲线铰)”对话框
（3）激活“Curve 1:”对话框，选择曲轴齿轮上的圆形曲线，如图16-120所示。然后再激活”Curve 2:”对话框，选择惰齿轮上的圆形曲线（注意：所选的两条曲线必须相接触，要求在“装备件设计”模块中将两条曲线的位置约束好），如图16-121所示。此时对话框中的内容已被更新，如图16-122所示，点击“确定”按钮，关闭对话框，同时模型树上出现滚动曲线运动铰的名称，如图16-123所示。
图16-120选择曲轴齿轮上的曲线 图16-121选择惰齿轮上的圆形曲线
图16-122 “Joint Creation: Roll Curve Joints”对话框内容更新
图16-123 模型树上出现新的铰
（4）按照同样的步骤，定义惰齿轮和凸轮齿轮之间的滚动曲线运动铰连接。在模型树上我们可以看到定义后的运动铰的名称。如图16-124所示。
图16-124 模型树上出现新的铰
16.2.3 模拟仿真
1.设置驱动
在模型树上双击曲轴与机座的运动铰，如图16-125，弹出弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框，将“Angle driven(角度驱动)”一栏选上，如图16-125所示，点击“确定”按钮完成驱动设置。
图16-125 弹出弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框
2.设置固定零件
（1）单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Fixed part(固定零件)”按钮
，弹出“New Fixed part(新固定零件)”对话框。
（2）在图形区上选择简易机座，如图16-126所示，并点击“确定”按钮。
（3）单击“确定”后，则弹出一个“Information(消息)”对话框，提示现在设置的机构已经可以被模拟，如图16-127所示。单击对话框中的“确定”按钮，关闭对话框。
图16-126 选择简易机座 图16-127 “Information(消息)”对话框
3.模拟齿轮系传动
（1））单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Simulation with Command(使用命令模拟)”按钮
，弹出“Kinematics Simulation-Mechanism.1(运动模拟)”对话框，如图16-128所示。在对话框中拖动滑标改变角度范围，如图16-129所示。单击对话框中的“Play forward(向前演示)”按钮
，四缸内燃机开始运动。
图16-128“Kinematics Simulation- 图16-129 改变角度范围
Mechanism.1(运动模拟)”对话框
16.2.4运动分析
1.定义时间关联的参数关系式
（1）在模型树上选择“机制.1” 如图16-130所示。
图16-130 选择“机制.1”
（2）单击“知识”工具栏中的“Formula(公式)”按钮
，弹出“公式：机制.1”对话框，如图16-131所示。在对话框的“参数”文本框中选择第二个选项“机制.1\命令\命令.1\角度”，单击“添加公式”按钮，定义角度与时间的关系。
图16-131 “公式：机制.1”对话框
（3）单击“添加公式”按钮后，弹出“公式编辑器”对话框，如图16-132所示。
图16-132 “公式编辑器”对话框
（4）在“字典”列表框中选择“参数”选项，在“参数成员数”列表框中选择“时间”选项，在“时间成员数”列表框中显示“机制.1\KINTime”。双击“机制.1\KINTime”，则“机制.1\KINTime”直接进入公式编辑文本框中，如图16-133所示。
图16-133 编辑的角度与时间关系公式
（5）在后边继续输入“/1s*36deg” 其物理意义是运动角速度为36deg/1s 因为速度前面的时间单位是s，因此，要与角度单位一致，需要将速度除以时间1s，然后再乘以角度单位。单击公式编辑器中的“确定”按钮，完成公式编辑，回到“公式：机制.1”对话框。
（6）单击对话框中的“确定”按钮，生成公式，并且在模型树中显示公式的名称和表达式，如图16-134所示。
图16-134模型树中显示公式的名称和表达式
2.生成运动轨迹
（1）单击“DMU Generic Animation(数字模型通用动画)”工具栏中的“Trace(轨迹)”按钮
，弹出“Trace(轨迹)”对话框，如图16-135所示。
（2）在图形上选择凸轮齿轮上的一点，如图16-136所示。
（3）在对话框中激活“Reference product(参考产品)”文本框。然后在图形区选择机座缸套为参考件，如图16-137所示
（4）单击对话框中的“确定”按钮，关闭对话框，同时机器开始计算所选点的轨迹路线，计算完毕后，直接显示出来，如图16-138所示
图16-135 “Trace(轨迹)”对话框 图16-136选择凸轮齿轮上的一点
图16-137选择简易机座为参考零件 图16-138所选点的运动轨迹
3.测量速度、加速度
（1）单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Speed and Acceleration(速度和加速度)”按钮
，弹出“Speed and Acceleration(速度和加速度)”对话框，如图16-139所示。
图16-139 “Speed and Acceleration(速度和加速度)”对话框
（2）激活对话框中的“Reference product(参考产品)”文本框，然后在图形区选择缸套零件，如图16-140所示。
（3）激活对话框中的“Point selection (点选择)”文本框与生成轨迹中所选择的相同的点，如图16-141所示。
图16-140选择简易机座 图16-141选择凸轮齿轮上的一个点
（4）选择后，对话框中的两个文本框都相应地更新显示，如图16-143所示。
图16-142“Speed and Acceleration(速度和加速度)”对话框已更新
（5）单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Simulation with Laws(用规则模拟)”按钮
，弹出“Kinematics Simulation –Mechanism.1(运动模拟)”对话框，如图16-143所示。
（6）勾选“Kinematics Simulation –Mechanism.1(运动模拟)”对话框中的“Activate sensor(激活传感器)”复选框，弹出“Sensor(传感器)”对话框，如图16-144所示。单击对话框中“Selection(选择)”选项卡，在列表框中单击“速度-加速度.1\线性速度”和“速度-加速度.1\线性加速度”选项卡，单击后，两个参数的状态由“否”改为“是”。
图16-143 “Kinematics Simulation –Mechanism.1(运动模拟)”对话框
图16-144 “Sensor(传感器)”对话框
（7）单击“Outputs(输出)”选项组中的“Option(选项)”按钮，弹出“Graphical Representation Option(代表图形曲线选项)”对话框。点选“Versus time(与时间的关系)”单选扭，绘制速度和加速度随时间变化的曲线。单击对话框中的“关闭”按钮，关闭对话框。
（8）在“Sensor(传感器)”对话框中选择“瞬间值”选项卡。单击“Kinematics Simulation –Mechanism.1(运动模拟)”对话框中的“Play forward(向前演示)”按钮
，开始模拟活塞运动。在“Sensor(传感器)”对话框中的“瞬间值”选项卡下，列表框中显示的内容随模拟进程更新。
（9）单击“Sensor(传感器)”对话框中的“Graphics(图形)”按钮，出现“Sensor Graphical Representation(图形曲线)”窗口，绘制出速度和加速度随时间的变化曲线，如图16-145所示。
16-145 速度和加速度随时间变化的
