CATIA数字样机:如何创建运动副

（1）模型准备

打开随书光盘中的“Exercise\4\4.3\chilunjiehe.CATProduct”，出现齿轮传动组件，如图4-27所示，或自行建立与之类似的可用于创建齿轮传动的3D模型组件。

图4-27 齿轮接合组件

进入“开始（Start）”→“机械设计（Mechanical Design）”→“装配件设计（Assembly Design）”工作台，完成底座与大齿轮、小齿轮的静态装配，如图4-28所示。在装配中两齿轮是否正确啮合不影响齿轮运动副的创建，但会影响运动仿真的视觉效果。

（2）顺序创建

①创建大齿轮与底座支承轴的旋转运动副。因为该齿轮接合组件已完成静态装配，故用“装配约束转换法”创建相应旋转运动副。

图4-28 齿轮接合组件的静态装配及约束

a.切换至“开始（Start）”→“数字化装配（Digital Mockup）”→“DMU运动机构（DMU Kinematics）”工作台。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“新机械装置（New Mechanism）”，创建“机械装置.1（Mechanism.1）”，单击“更多（More）”展开对话框，如图4-29所示。

图4-29 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，大齿轮）”与“相合.1（Coincidence.1）（底座，大齿轮）”，在“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，完成大齿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4-30所示。

②创建小齿轮与底座支承轴的旋转运动副。单击“装配件约束转换”对话框中“前进（Step forward）”按钮，“装配件约束转换”对话框的“约束列表（Constraints List）”更新显示，选择小齿轮与底座支承轴之间的约束转换成旋转运动副。单击“确定（OK）”，完成两个旋转运动副的创建。

③创建齿轮运动副。

a.在“DMU运动机构（DMU Kinematics）”→“运动接合点（Kinematics Joints）”工具栏中单击“齿轮接合（GearJoint）”图标，显示“创建接合：齿轮（Joint Creation：Gear）”对话框，如图4-31所示。

图4-30 创建大齿轮与底座支承轴的旋转运动副

图4-31 创建齿轮对话框

b.选中结构树中“Applications\机械装置（Mechanisms）\接合（Joints）”节点下的“旋转.1（Revolute.1）（底座，大齿轮）”，“创建接合：齿轮（Joint Creation：Gear）”对话框更新显示，如图4-32所示。

图4-32 选择旋转接合1

选中结构树中“Applications\机械装置（Mechanisms）\接合（Joints）”节点下的“旋转.2（Revolute.2）（底座，小齿轮）”，“创建接合：齿轮（Joint Creation：Gear）”对话框更新显示，如图4-33所示。

图4-33 选择旋转接合2

c.在“比率（Rate）”参数栏内输入传动比。未知传动比时，单击“创建接合：齿轮（Joint Creation：Gear）”对话框中的“定义...（Definition...）”按钮，显示“定义齿轮比率（Gear Ratio Definition）”对话框，如图4-34所示。

图4-34 定义齿轮比率对话框

d.对话框中“半径1（Radius1）”及“半径2（Radius1）”选项栏的选择内容为大齿轮与小齿轮的节圆，需显示隐藏的大齿轮与小齿轮“节圆草图轮廓线”，如图4-35所示。

选中两节圆后“定义齿轮比率对话框（Gear Ratio Definition）”中“比率（Rate）”自动显示，如图4-36所示。

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图4-35 显示隐藏的大齿轮与小齿轮的节圆

图4-36 比率自动显示

单击“确定（OK）”，“创建接合：齿轮（Joint Creation：Gear）”对话框更新显示，如图4-37所示。

图4-37 创建齿轮对话框更新显示

e.本例实现齿轮啮合运动，故“旋转方向（RotationDirections）”选择“相反（Opposite）”，“比率（Rate）”变为负值。单击“确定（OK）”，完成齿轮运动副的创建，结构树如图4-38所示。

（3）逆向创建

①在“DMU运动机构（DMU Kinematics）”→“运动接合点（Kinematics Joints）”工具栏中单击“齿轮接合（GearJoint）”图标，显示“创建接合：齿轮（Joint Creation：Gear）”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4-39所示。

图4-38 顺序创建法完成的结构树

图4-39 创建齿轮对话框

②在“比率（Rate）”参数栏中设置齿轮副的传动比，方法与“顺序创建法”相同，旋转方向“相反（Opposite）”。单击“创建接合：齿轮（Joint Creation：Gear）”对话框中的“创建…（Create…）”按钮，显示“创建接合：旋转（Joint Creation：Revolute）”对话框（参见图1-21）。

③分别选中底座支承轴及大齿轮的轴线，“创建接合：旋转（Joint Creation：Revolute）”对话框中“直线1（Line1）、直线2（Line2）”选项栏随着选择自动更新，如图4-40所示。

图4-40 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。

④为方便旋转运动副要素“轴向限制面”的选择，需显示处于隐藏状态的底座及大齿轮的相关坐标平面，如图4-41所示。

图4-41 显示底座及大齿轮坐标平面

选择已显示平面，“创建接合：旋转（Joint Creation：Revolute）”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4-42所示。

图4-42 选择平面

⑤单击“确定（OK）”，在结构树上可以看到旋转运动副“旋转.1（Revolute.1）（底座，大齿轮）”在结构树上“Applications\机械装置（Mechanisms）\接合（Joints）”节点下显示，“创建接合：齿轮（Joint Creation：Gear）”对话框更新显示，如图4-43所示。

⑥按上述步骤创建“旋转.2（Revolute.2）”，创建完成后结构树更新显示，如图4-44所示。

图4-43 创建齿轮对话框更新显示

图4-44 逆向创建法完成的结构树