创建运动副的步骤与注意事项

（1）模型准备

打开随书光盘中的“Exercise\3\3.4\dianqumiantulun.CATProduct”，出现点曲面凸轮组件，如图3-60所示。或自行建立与之类似的可用于创建点曲面运动副的3D模型组件。

进入“开始（Start）”→“机械设计（Mechanical Design）”→“装配件设计（Assembly Design）”工作台，完成底座与推杆、凸轮的静态装配，如图3-61所示。

图3-60 点曲面凸轮组件

图3-61 凸轮组件的静态装配及约束

为便于构建该凸轮机构点曲面运动副相合的点、曲面要素，在静态装配中应调整推杆顶端与凸轮上端曲面相接触。

（2）构建点曲面要素

①构建点。在工作窗口的3D组件中双击“推杆”，切换至推杆的“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 GeometricalSet）”对话框，在“名称（Name）”栏输入几何图形集的名称，本例名称为“点”（参见图3-3）。单击“确定（OK）”，在结构树上可以看到几何图形集“点”在“tuigan（推杆）”节点下显示，参见图3-4。

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”（参见图3-5）。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）。

本例推杆顶尖点相对于推杆坐标系的坐标为“（0，0，-60）”，将坐标值分别输入对话框内X、Y、Z对应的输入栏中，单击“确定（OK）”。推杆尖端有点生成，在结构树上可以看到“点.1”在“tuigan（推杆）\点”节点下显示，如图3-62所示。

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推杆顶尖部画出一个点。

②构建曲面。本例中，在创建点曲面运动副时直接选择凸轮上端曲面即可。

若所选实例不存在以上“曲面”，读者可自行在凸轮通过推杆顶尖利用投影或相交的方式构建与凸轮上端曲面一样的“曲面”。

（3）创建点曲面运动副

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“点曲面（Point Surface）”图标，显示“创建接合：点曲面（Joint Creation：Point Surface）”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3-63所示。

图3-62 生成点

图3-63 创建点曲面对话框

②选中凸轮上端曲面及推杆顶端已构建的点，“创建接合：点曲面（Joint Creation：Point Surface）”对话框更新显示，如图3-64所示。

图3-64 创建点曲面对话框更新显示

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“点曲面.1（Point Surface.1）（推杆，凸轮）”，如图3-65所示。

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图3-65 结构树上生成点曲面运动副

由结构树可见，仅有点曲面运动副的机构存在5个自由度，而其本身没有驱动指令，因此该机构需要配合其他运动副才能实现规定的运动。

（4）创建辅助运动副

①创建凸轮与底座支承轴的旋转运动副。因该点曲面凸轮组件已完成静态装配，故使用装配约束转换法创建相应的面接触运动副。

a.在“DMU运动机构（DMU Kinematics）”工具栏中单击“装配件约束转换（Assembly Constraints Conversion）”图标，显示“装配件约束转换（Assembly Constraints Conversion）”对话框，单击“更多（More）”，展开对话框，如图3-66所示。

图3-66 装配件约束转换对话框展开

b.在对话框中同时选中“曲面接触.2（Surface Contact.2）（底座，凸轮）”与“相合.1（Coincidence.1）（底座，凸轮）”，“结果类型（Resulting type）”信息栏中显示“旋转（Revolute）”。单击被激活的“创建接合（Create Joint）”按钮，完成凸轮与底座旋转运动副的创建，注意观察结构树“自由度（DOF）”的变化，如图3-67所示。

图3-67 创建凸轮与底座的旋转运动副

单击“确定（OK）”，完成旋转运动副的创建。

②创建推杆与底座上部圆孔之间的棱形运动副。因棱形副的创建要素是两相合直线及两相合平面，而本例在静态装配中没有推杆与底座间“两平面相合”的约束，故推杆与底座上部圆孔之间棱形运动副的创建采用“直接建立法”。

a.在“DMU运动机构（DMU Kinematics）”→“运动接合点（Kinematics Joints）”工具栏中单击“棱形接合（Prismatic Joint）”图标，显示“创建接合：棱形（Joint Creation：Prismatic）”对话框（参见图3-15）。

b.分别选中底座上部圆孔及推杆的轴线，“创建接合：棱形（Joint Creation：Prismatic）”对话框中“直线1（Line1）、直线2（Line2）”选项栏也随着选择自动更新，如图3-68所示。

图3-68 选择轴线

为了方便要素选择，可以综合运用放大、缩小、移动、旋转、隐藏方式调整几何模型。

c.该几何模型中可选择底座及推杆的坐标平面来实现“两个轴向限制面”这一要素，为方便“两个轴向限制面”的选择，需显示处于隐藏状态的底座及推杆的相关坐标平面，如图3-69所示。

选择底座及推杆的“zx平面”，“创建接合：棱形（Joint Creation：Prismatic）”对话框中“平面1（Plane1）”、“平面2（Plane2）”选项栏随着选择自动更新，如图3-70所示。

图3-69 显示底座及推杆坐标平面

图3-70 选择轴向限制面

d.单击“确定（OK）”，棱形运动副“棱形.3（Prismatic.3）（底座，推杆）”在结构树“Applications\机械装置（Mechanisms）\接合（Joints）”节点下生成，结构树自由度（DOF）发生变化，如图3-71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。