创建运动副的方法和注意事项

（1）模型准备

打开随书光盘中的“Exercise\3\3.3\gundongquxian.CATProduct”，出现车轮铁轨组件，如图3-39所示，或自行建立与之类似的可用于创建滚动曲线运动副的3D模型组件。

图3-39 滚动曲线车轮铁轨组件

进入”开始（Start）”→“机械设计（Mechanical Design）”→“装配件设计（Assembly Design）”工作台，完成铁轨与车轮的静态装配，如图3-40所示。

图3-40 车轮铁轨组件的静态装配及约束

为满足滚动曲线运动副创建所需的两线相切要素，在静态装配中应保证车轮中心到铁轨上端面中心线的距离与车轮该处横剖面的半径相等。

（2）构建滚动曲线要素

①构建直线。在工作窗口的3D组件中双击铁轨，切换至针对铁轨操作的“零件设计（Part Design）”工作台。选择“yz平面”，在“草图编辑器（Sketcher）”工具栏中单击“草图（Sketch）”图标，进入“草图设计（Sketch Design）”工作台。绘制一条与铁轨长度相等的直线，该直线到坐标中心的距离等于铁轨上端面中心线到坐标系中心的距离。本例中该距离值为“95”。

单击“退出草图（Exit Workbench）”图标，在“铁轨”上生成构建直线，结构树中“tiegui（铁轨）\零件几何体（PartBody）”生成下一级节点“草图.2（Sketch.2）”，如图3-41所示。

对于未知距离长度值的情况，读者可在草图工作台中通过投影或辅助构造线等方法在铁轨纵向对称面绘制出与铁轨上端中心线相合的一条直线。

②构建曲线。在工作窗口的3D组件中双击“车轮”，切换至针对“车轮”的“零件设计（Part Design）”工作台。选择“yz平面”，在“草图编辑器（Sketcher）”工具栏中单击“草图（Sketch）”图标，进入“草图设计（Sketch Design）”工作台。以草图坐标原点为圆心绘制圆，该圆半径长度与该圆中心到已绘制的直线的距离相等。本例中圆的半径值为“125”。单击“退出草图（Exit Workbench）”图标，在车轮组件上生成构建曲线，结构树中“chelun（车轮）\零件几何体（Part Body）”生成下一级节点“草图.5（Sketch.5）”，如图3-42所示。

图3-41 生成铁轨直线要素

图3-42 生成车轮曲线要素

若所选实例存在与构建的直线相切的草图轮廓线，读者可选择显示隐藏该草图轮廓线，以简化运动副创建要素的构建过程。

（3）创建滚动曲线运动副

①切换至“开始（Start）”→“数字化装配（Digital Mockup）”→“DMU运动机构（DMU Kinematics）”工作台。在“运动接合点（Kinematics Joints）”工具栏中单击“滚动曲线（Roll Curve）”图标，显示出“创建接合：滚动曲线（Joint Creation：RollCurve）”对话框，单击“新机械装置（New Mechanism）”，创建“机械装置.1（Mechanism.1）”，对话框更新显示，如图3-43所示。

图3-43 创建滚动曲线对话框

②选择铁轨上端部构建中心线即“tiegui（铁轨）\草图.2（Sketch.2）”及车轮构建圆曲线即“chelun（车轮）\草图.5（Sketch.5）”。“创建接合：滚动曲线（Joint Creation：Roll Curve）”对话框更新显示，如图3-44所示。

图3-44 创建滚动曲线对话框更新显示

③单击“确定（OK）”，结构树中“Applications\机械装置（Mechanisms）\接合（Joints）”生成下一级节点“滚动曲线.1（RollCurve.1）（车轮，铁轨）”，如图3-45所示。

图3-45 结构树上生成滚动曲线运动副

由结构树可见，仅有滚动曲线运动副的机构存在2个自由度。因为其本身只有一个“驱动长度（Length driven）”的指令，所以该机构需配合其他运动副才能实现规定的运动。根据机构的运动特点，本例采用“点曲线（Point Curve）”作为辅助运动副，相应的点、线要素分别在车轮及铁轨上构建。

（4）构建点曲线要素(www.xing528.com)

①构建点。在工作窗口的3D组件中双击“车轮”，切换至针对“车轮”的“零件设计（Part Design）”工作台。选择菜单栏中“插入（Insert）”下拉菜单中的“几何图形集...（Geometrical Set...）”，显示“插入几何图形集（Insert Geometrical Set）”对话框，在“名称（Name）”栏输入几何图形集的名称，本例名称为“点”，如图3-46所示。

图3-46 插入几何图形集对话框

单击“确定（OK）”，在结构树上可以看到几何图形集“点”在“chelun（车轮）\零件几何体（PartBody）”节点下显示，如图3-47所示。

在结构树中选中“点”，单击右键，选择“定义工作对象（Define In Work Object）”，将当前工作对象定义为几何图形集“点”，如图3-48所示。

图3-47 结构树更新显示

图3-48 定义点为工作对象

在当前工作台的“参考元素（扩展）[Reference Elements（Extended）]”工具栏中单击“创建点（Point）”图标，显示“点定义（Point Definition）”对话框（参见图3-6）。

本例车轮中心点相对于车轮坐标系的坐标为“（0，0，0）”。将坐标值分别输入对话框内X、Y、Z对应的文本框中，单击“确定（OK）”。车轮中心有点生成，在结构树上可以看到“点.1”在“chelun（车轮）\点（Point）”节点下显示，如图3-49所示。

图3-49 生成点

对于未知点坐标的情况，读者可在草图工作台中通过投影或辅助构造线等方法在车轮中心处绘制一个点。

②构建线。双击“铁轨”，切换至针对“铁轨”的“零件设计（Part Design）”工作台。选择“yz平面”，在“草图编辑器（Sketcher）”工具栏中单击“草图（Sketch）”图标，进入“草图设计（Sketch Design）”工作台。绘制一条与铁轨长度相等的直线，该直线与在车轮中心绘制的点重合且平行于铁轨纵向。本例中该直线到坐标中心的距离为“220”。

单击“退出草图（Exit Workbench）”图标，在铁轨组件上生成构建直线，结构树中“tiegui（铁轨）\零件几何体（Part Body）”生成下一级节点“草图.3（Sketch.3）”，如图3-50所示。

图3-50 生成线

（5）创建辅助运动副

①切换至“开始（Start）”→“数字化装配（Digital Mockup）”→“DMU运动机构（DMU Kinematics）”工作台。在“运动接合点（Kinematics Joints）”工具栏中单击“点曲线（Point Curve）”图标，显示“创建接合：点曲线（Joint Creation：Point Curve）”对话框，如图3-51所示。

图3-51 创建点曲线对话框

②选择铁轨上构建的过车轮中心的直线，即“tiegui（铁轨）\草图.3（Sketch.3）”；选择车轮上构建的中心点，即“tiegui（铁轨）\点”。“创建接合：点曲线（Joint Creation：Point Curve）”对话框更新显示，如图3-52所示。

③单击“确定（OK）”，结构树中“Applications\机械装置（Mechanisms）\接合（Joints）”节点下生成“点曲线.2（Point Curve.2）（车轮，铁轨）”，如图3-53所示。

为保证机构运动仿真的美观，在运动机构建立完成后隐藏约束与创建要素。

图3-52 创建点曲线对话框更新显示

图3-53 结构树更新显示