搜索
第16章CATIA运动分析16.1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。（1）设置曲轴、连杆、活塞及活塞销的运动连接。（2）创建简易缸套机座。（3）设置曲轴与机座、活塞与活塞缸套之间的运动连接。（4）模拟仿真。（5）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“DMUKinematics（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“DMUKinematics”模块（2）单击“DMUKinematics（数字模型运动）”工具栏中的“RevolnteJoint(旋转铰)”按钮右下方的箭头，出现“KinematicsJoint(运动饺)”工具栏，包括所有铰定义按钮，如图16-9所示。图16-9“KinematicsJoint(运动饺)”工具栏（3）单击“KinematicsJoint(运动饺)”工具栏中的“RevolnteJoint(旋转铰)”按钮，弹出“JointCreation:Revolute(生成旋转铰)”对话框，如图16-10所示。图16-10“JointCreation:Revolute(生成旋转铰)”对话框（4）单击对话框中的“NewMechanism(新运动机构)“按钮弹出“MechanismCreation(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“MechanismCreation(生成运动机构)”对话框被关闭，回到“JointCreation: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“JointCreation: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“JointCreation: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“MechanismCreation”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“JointCreation: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“DMUKinematics（数字模型运动）”工具栏中的“RevolnteJoint(旋转铰)”按钮右下方的箭头，出现“KinematicsJoint(运动饺)”工具栏。（2）单击“RigidJoint(刚性连接)”按钮，弹出“JointCreation:Rigid(生成刚性连接)”对话框，如图16-17所示。图16-17“JointCreation: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，“JointCreation: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“KinematicsJoint(运动饺)”工具栏中的“RevolnteJoint(旋转铰)”按钮，弹出“JointCreation: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“JointCreation: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“JointCreation: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“JointCreation: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“DMUKinematics（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“DMUKinematics（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1