CATIA V5 运动仿真分析

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“DMU Kinematics（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“DMU Kinematics”模块

（2）单击“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”

按钮右下方的箭头，出现“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏，包括所有铰定义按钮，如图16-9所示。

图16-9 “Kinematics Joint(运动饺)”工具栏

（3）单击“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”按钮，弹出“Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框，如图16-10所示。

图16-10 “Joint Creation: Revolute(生成旋转铰)”对话框

（4）单击对话框中的“New Mechanism(新运动机构)“按钮弹出“Mechanism Creation(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“Mechanism Creation(生成运动机构)”对话框被关闭，回到“Joint Creation: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“Joint Creation: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“Joint Creation: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 “Mechanism Creation”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 “Joint Creation: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“DMU Kinematics（数字模型运动）”工具栏中的“Revolnte Joint(旋转铰)”

按钮右下方的箭头，出现“Kinematics Joint(运动饺)”工具栏。

（2）单击“Rigid Joint(刚性连接)”按钮，弹出“Joint Creation:Rigid(生成刚性连接)”对话框，如图16-17所示。

图16-17 “Joint Creation: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，“Joint Creation: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。