catia DMU运动机构要点

CATIA数字样机仿真机构分析

CA TIA数字样机仿真机构分析 (1)

绪论 (2)

细节分析 (3)

运动仿真的流程 (4)

相关概念 (5)

重点——理解各运动副的概念和创建要素 (7)

基本运行与位置调整 (10)

基于运动函数的模拟 (10)

综合模拟 (11)

序列编辑与重放 (13)

基于运动仿真的数字样机分析 (14)

运动副运动规律的查看与保存 (15)

运动参数测量 (15)

机构运动轨迹分析 (16)

扫掠包络体 (17)

空间分析 (18)

绪论

相对于物理样机，数字样机的优点不言而喻，在很大程度上可以代替物理样机的作用，随着数字样机技术的发展和日益成熟，今后会在更大的程度和更多的方面取代物理样机，提高产品的研发效率和技术水平。

学习Catia数字样机需要掌握主要几大块内容：

1、工作窗口的构成和功能

2、运动仿真流程的掌握

3、各种运动副的运用

4、基本运动学原理的掌握

5、仿真机构的运行与重放

6、基于运动仿真的数字样机分析技术

细节分析

该模块位置：CATIA→Digital Mock Up→DMU kinematics

工具栏主要：有DMU运动机构

DMU一般动画

运动机构更新以及DMU空间分析四大块。

各工具按钮的作用需要在实践操作中一步步掌握和数字，非一朝一夕的功夫可以消化，其基本功能都是相对简单的，但是要综合运用，必须勤加练习细细领悟。

运动仿真的流程

3D数字模型→数字样机准备→静态装配（包括全面静态装配后删除限制运动的约束后自动创建运动副、全面静态装配后通过对话框利用相关约束手动创建运动副）或者直接手动创建运动副→所有必要基础运动副创建完成→分析是否需要建立关联运动副并创建→定于仿真过程中的固定件（机械装置自由度DOF变为1）→施加驱动&制定运动法则（直到机械装置自由度DOF为0）→运动模拟与分析。

相关概念

1、完整的静态约束：具有装配关系的两个零部件间有3个能够限制或者规定其3D空间全部自由度的约束，保证数字样机上每一个零部件均具有空间中的唯一位置。

2、运动副分类：包括基础运动副和关联运动副，基础运动副分为低副（面接触）和高副（点线面接触），关联运动副是指一个运动副内包含3个以上零部件或者包含两对低副。

3、运动副的创建方法：装配约束转化法（自动创建和手动创建）、直接创建法（不根据静态装配约束，直接利用模型的几何要素创建）、构建要素创建法（不便于通过前两者创建的）、关联运动副（将两个基础运动副关联或者在其对话框内直接建立两个基础运动副后将其关联即可），在实际操作过程中，可以根据实际情况综合运用各种方法建立运动仿真需要的运动副。

4、构建要素：所谓构建要素，就是在相关零件上建立或点或线或者面的要素，建立两者间的滑动或滚动关系。

5、固定件定义：用于为各运动提供基准和参考，是机构运动的必要条件，一般只有1个固定件，其余没有相对运动的零部件均要与其建立刚性联接。固定件可以在第一步创建，也可以在最后创建，为了观察自由度DOF方便，有时在第一步建立。

6、施加驱动：所有运动副（联接）及固定件创建完成之后，机械装置剩余多少自由度就必须添加多少驱动，因为只有当整个装置的自由度DOF变为０后，才具有固定的运动方式，也才可以进行模拟，否则

计算机不可能进行自我选择。

机构的运动模拟有两种方式，一是通过命令进行模拟的方式，一是采用法则曲线（程序命令）进行模拟的方式，要是只检验一般的运动效果，采用命令驱动模拟的方式居多。

重点——理解各运动副的概念和创建要素

1、旋转运动副：两构建间相对运动为转动，创建要素为两条相合轴线及两个轴向限制面；

2、棱形副：两构件相对运动为沿着某一条公共直线滑动，创建要素为分属两个零部件的两条相合直线及与直线平行或者重合的两条相合平面；

3、圆柱运动副：两个零部件之间既可沿着公共轴线转动，又能像棱形副一样沿着这一轴线滑动的运动副，基本要素是分属两零部件的相合轴线；

4、螺钉副：两零部件之间沿着公共轴线转动，以及沿着这一轴线的滑动以“螺距”为约束联动的运动副，基本创建要素与圆柱副一样，为两条分属两零部件的相合轴线；

5、球面副：两零部件之间仅被一公共点或一公共球面约束的多自由度运动副，可以实现多方向的摆动与转动，创建要素是分属两零部件的两个相合的点（不能单独驱动）；

6、平面副：两零部件之间以一个公共的平面为约束，具有除沿平面法向移动及绕平面坐标轴转动外的3个运动自由度，创建要素是分属两构建的相合平面（不能单独驱动）。

以上6个运动副属于低副的范畴，构件之间通过面接触。有的运动副不能单独驱动，必须配合其他运动副一起发挥作用。

以下几个属于点线面接触运动副，属于高副的范畴（不能直接构成驱动，需配合其他运动副使用）。

1、点曲线：两构建之间通过点与曲线的相合而构成的运动副，创建要素是一个零部件上的一条线及另一运动副构件上与该线相合的一个点（不能单独驱动）；

2、滑动曲线：两构件间通过一对相切的曲线，实现互为约束的、切点速度不为零的运动，创建要素是分属不同零部件上相切的两条曲线或者直线与曲线（不能单独驱动）

3、滚动曲线：两构件通过一对相切的曲线，实现互为约束、切点速度为零的运动，创建要素是分属不同零部件商的两条曲线或者直线与曲线（不能单独驱动）；

4、点曲面：两构件之间通过点与曲面的相合而构成的运动副，创建要素是运动副一个零部件上的曲面与另一构件上与该曲面处于相合状态的一个点（不能单独驱动，本身也没有驱动命令）。

关联运动副包括U型接合，CV接合，齿轮接合，齿轮齿条接合，电缆接合及刚性结合，除了刚性结合，其他的都是用特定的方式关联旋转副或者棱形副。

1、U型接合用于同步关联两条轴线相交的旋转，不依赖相关零部件的物理连接，用在不易传动过程为重点的运动机构创建过程中能够简化结构并减少操作，创建要素是分属于不同零件上的两条相交轴线或者已经建立的两个旋转副。

2、CV接合用于通过中间轴同步关联两个特定位置的两个旋转副。可以不依赖相关部件的物理连接，用在不以传动为重点过程的运动机构建立过程中能够简化结构和操作过程，创建要素是分属于不同零部件