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1、
CATIA運動分析
目錄
1 產(chǎn)品介紹 4
2 圖標功能介紹(基本概念、基本界面介紹) 4
2.1 DMU運動仿真（DMU Simulation）工具條 4
2.2 DMU運動副創(chuàng)建工具條（Kinematics Joints） 4
2.3 DMU Generic Animation 5
2.4 機構刷新（DMU Kinematics Update） 6
2.5 干涉檢查模式工具條（Clash Mode） 6
2.6 DMU 空間分析（DMU Space Analysis） 6
3 功能詳細介紹 7
3.1 DMU運動仿真（DMU Si
2、mulation）工具條 7
3.1.1 用命令驅動仿真（Simulating with Commands） 7
3.1.2 用規(guī)則驅動仿真（Simulating With Laws） 9
3.1.3 仿真感應器（Sensors） 10
3.1.4 機構修飾（Mechanism Dressup） 12
3.1.5 創(chuàng)建固定副（Fixed Part） 12
3.1.6 裝配約束轉換（Assembly Constraints Conver） 13
3.1.7 測量速度和加速度（Speeds and Accelerations） 15
3.1.8 機構分析（Mechanism Ana
3、lysis） 17
3.2 DMU運動副創(chuàng)建工具條（Kinematics Joints） 19
3.2.1 創(chuàng)建轉動副（Creating Revolute Joints)點擊 19
3.2.2 創(chuàng)建滑動副（Creating Prismatic Joints） 20
3.2.3 同軸副（Creating Cylindrical Joints） 21
3.2.4 創(chuàng)建球鉸連接（Creating Spherical Joints） 22
3.2.5 創(chuàng)建平動副（Creating Planar Joints） 23
3.2.6 創(chuàng)建剛性副（Rigid Joints） 24
3.2.7
4、點-線副（Point Curve Joints） 24
3.2.8 曲線滑動副（Slide Curve Joints） 25
3.2.9 點-面副（Point Surface Joints） 26
3.2.10 萬向節(jié)（Universal Joints） 26
3.2.11 CV連接（CV Joints） 27
3.2.12 創(chuàng)建齒輪副（Gear Joints） 28
3.2.13 滑動-轉動復合運動副（Rack Joints） 30
3.2.14 滑動-滑動復合運動副（Cable Joints） 32
3.2.15 用坐標系法建立運動副（Creating Joints Usi
5、ng Axis Systems） 32
3.3 DMU Generic Animation工具條 34
3.3.1 創(chuàng)建運動仿真記錄（Simulation） 34
3.3.2 生成重放文件（Generate Replay） 36
3.3.3 重放（Replay） 37
3.3.4 仿真播放器（Simulation Player） 37
3.3.5 編輯序列（Edit Sequence） 37
3.3.6 包絡體（Swept Volume） 37
3.3.7 生成軌跡線（Trace） 37
3.4 機構刷新（DMU Kinematics Update） 38
3.4.1 機構
6、位置刷新（Update） 38
3.4.2 輸入子機構（Import Sub-Mechanisms） 38
3.4.3 重設位置（Reset Positions） 39
3.5 干涉檢查模式工具條（Clash Mode） 40
3.5.1 關閉干涉檢查（Clash Detection（Off） 40
3.5.2 打開干涉檢查（Clash Detection（On） 40
3.5.3 遇到干涉停止（Clash Detection（Stop） 40
3.6 DMU 空間分析（DMU Space Analysis） 40
3.6.1 干涉檢查（Clash） 40
3.6.2 距離和
7、距離帶分析（Distance and band analysis） 40
3.7 示例 41
1 產(chǎn)品介紹及應用
DMU機構運動分析（Kin）是專門做DMU裝配運動仿真的模塊。針對大型產(chǎn)品如整車、飛機、輪船等的機構運動狀態(tài)進行評價。
2 圖標功能介紹(基本概念、基本界面介紹)
2.1 DMU運動仿真（DMU Simulation）工具條
命令驅動仿真（Simulating with Commands）
規(guī)則驅動仿真（Simulating With Laws）
機構修飾（Mechanism Dressup）
創(chuàng)建固定副（Fixed Part）
裝配約束轉換
8、（Assembly Constraints Conver）
測量速度和加速度（Speeds and Accelerations）
機構分析（Mechanism Analysis）
2.2 DMU運動副創(chuàng)建工具條（Kinematics Joints）
創(chuàng)建轉動副（Creating Revolute Joints)
創(chuàng)建滑動副（Creating Prismatic Joints）
創(chuàng)建同軸副（Creating Cylindrical Joints）
創(chuàng)建球鉸連接（Creating Spherical Joints）
創(chuàng)建平動副（Creating Planar Joi
9、nts）
創(chuàng)建剛性副（Rigid Joints）
點-線副（Point Curve Joints）
曲線滑動副（Slide Curve Joints）
點-面副（Point Surface Joints）
萬向節(jié)（Universal Joints）
CV連接（CV Joints）
創(chuàng)建齒輪副（Gear Joints）
滑動-轉動復合運動副（Rack Joints）
滑動-滑動復合運動副（Cable Joints）
用坐標系法建立運動副（Creating Joints Using Axis Systems）
2.3 DMU Generic Animati
10、on
創(chuàng)建運動仿真記錄（Simulation）
生成重放文件（Generate Replay）
重放（Replay）
仿真播放器（Simulation Player）
編輯序列（Edit Sequence）
包絡體（Swept Volume）
生成軌跡線（Trace）
2.4 機構刷新（DMU Kinematics Update）
機構位置刷新（Update）
輸入子機構（Import Sub-Mechanisms）
重設位置（Reset Positions）
2.5 干涉檢查模式工具條（Clash Mode）
關閉干涉檢查（Clash Detec
11、tion（Off））
打開干涉檢查（Clash Detection（On））
遇到干涉停止（Clash Detection（Stop））
2.6 DMU 空間分析（DMU Space Analysis）
干涉檢查（Clash）
距離和距離帶分析（Distance and band analysis）
3 功能詳細介紹
3.1 DMU運動仿真（DMU Simulation）工具條
3.1.1 用命令驅動仿真（Simulating with Commands）
是用命令驅動的方式對已創(chuàng)建的機構進行運動仿真，這種方法比較直接、簡便，但不能記錄下來。
1).點擊圖標,
12、出現(xiàn)定義對話框；
2).在Mechanism選項的下拉菜單里選擇相應的機構；
3).在Command.1選項里是第一個驅動命令數(shù)值的界限，和在創(chuàng)建驅動副時設置的界限同步；
4).激活仿真感應器（Activate Sensors）選項，詳見其有關運動仿真的后處理對話框；
5).當離開仿真對話框后，系統(tǒng)默認保留當前位置。點擊Reset按鈕返回到初始位置；
6).點擊Analysis...按鈕可以添加運動分析項目，比如距離、干涉檢查等；
7.點擊More按鈕，展開對話框；
有兩種仿真方式：a).Immediate直接模擬，用鼠標直接拖著驅動副上的綠色箭頭線移動；
b)
13、.選擇On request選項，下面的播放器按鈕就會變亮，可以設置固定步幅數(shù)（Number Of Steps）來進行仿真運動。
3.1.2 用規(guī)則驅動仿真（Simulating With Laws）
對建立了規(guī)則關系的機構進行仿真，這種規(guī)則可以是驅動參數(shù)和運動時間的關系，在特征樹上記錄如下圖：
1).點擊圖標，出現(xiàn)定義對話框；
2).在Mechanism選項的下拉菜單里選擇相應的機構；
3).點擊下圖按鈕位置上，可以修改運動時間；
4).中間是VCR按鈕，下面的步長、Analysis按鈕、Activate sensors選項等和命令驅動仿真方式用法相同。
3.1.
14、3 仿真感應器（Sensors）
在幾種運動仿真命令里，都有激活感應器（Activate sensors）選項。主要作用是通過在仿真過程中觀察運動副的數(shù)值、測量尺寸和運動副界限（已定義）等數(shù)據(jù)，提供非常有用的信息幫助檢查機構設計。已創(chuàng)建的距離測量、干涉檢查、速度或加速度等特征也會出現(xiàn)在感應器列表里。
1）.選擇需要觀測的參數(shù)，在Sensor標簽攔里Observed列出現(xiàn)Yes標志。也同步顯示在instantaneous Values標簽的列表里。
2）.通過VCR按鈕執(zhí)行仿真運動，可以觀測參數(shù)的變化；
3）.還可設置仿真運動的干涉檢查模式和界限模式；
4）.觀測的結果通過Grap
15、hics...按鈕輸出到圖表中；
5).點擊File…按鈕把結果輸出保存到外部文本中。
3.1.4 機構修飾（Mechanism Dressup）
為了和ENOVIA VPM中機構運動分析集成（基于骨架的方式），我們建立在特征樹上直接訪問的Dress up，可以對它進行仿真，并保存在ENOVIA VPM中。
1).點擊圖標，出現(xiàn)對話框，然后點擊新建按鈕，選擇已創(chuàng)建的機構；
2).在link欄里，選擇需要修飾的零件。Graphic selection選項表示不能在特征樹或圖形區(qū)域上選擇零件。
3).缺省Available products選項，表示在下面左邊列表框里顯示可
16、能被綁定的零件。All products表示顯示出所有零件?？梢渣c擊左邊區(qū)域的零件到右邊區(qū)域，和當前l(fā)ink的零件綁定在一起。
3.1.5 創(chuàng)建固定副（Fixed Part）
命令給機構增加一個固定副。
1) 點擊圖標，在對話框下拉菜單里選擇或新建機構；
2) 選擇固定的零件；
3) 零件被自動定義成固定副了,在樹上顯示如下圖。
3.1.6 裝配約束轉換（Assembly Constraints Conver）
把在做裝配模塊里（Assmebly Design）創(chuàng)建的裝配約束通過此命令轉換成DMU中的運動副關系。模型如下圖里的裝配體及其特征樹形式。
圖a 裝配產(chǎn)品
17、圖 圖b 裝配產(chǎn)品特征樹
注:此轉換須在設計模式(Design Mode)下完成。
1) .點擊圖標,出現(xiàn)對話框，選擇或新建機構；
2) .點擊Auto Create自動在選擇選擇的機構對象里轉換生成運動副；
3) .打開More>>按鈕，可根據(jù)需要自定義轉換運動副，具體解釋見下圖說明；
4) .轉換完后的特征樹如下圖。
3.1.7 測量速度和加速度（Speeds and Accelerations）
為了優(yōu)化我們所做的機構設計,常需要考慮測量相關元素的加速度和速度。
1）.選擇機構；
2）.點擊,出現(xiàn)定義對
18、話框；
3）.命名該定義的名稱；
4）.選擇參考的產(chǎn)品零件，選擇做分析的參考點；
5）.選擇Main axis表示以當前裝配的坐標系作為參考坐標系，或選擇其他自定義的坐標系（Other axis）。
6）.點擊OK按鈕，建立的速度和加速度關系圖標就顯示在特征樹上。
7）.可以通過用規(guī)則驅動仿真打開仿真感應器（Sensor）按鈕，在定義對話框里選擇觀測的速度或加速度參數(shù)，如下圖；
8）.開始做機構運動，可以看到相應參數(shù)的變化，然后點擊按鈕Graphics...通過圖表可以更形象地觀察相關參數(shù)的變化規(guī)律。
3.1.8 機構分析（Mechanism Analysis
19、）
機構分析命令就是對所創(chuàng)建的機構進行可行性分析，包括運動副關系和零件自由度?；径x對話框如下：
1).基本欄圖解下圖；
2）.中間有兩個選項，表示是否在圖形中顯示出運動副標志；
3）.一個列表框顯示所有運動副的定義關系（名稱、命令副、類型、零件關系、備注信息），在
Mechansim dressup information欄里顯示機構修飾的信息；
4）.以通過點擊保存按鈕將這個列表分析的信息保存成文本或表格格式的文件，如下圖。
3.2 DMU運動副創(chuàng)建工具條（Kinematics Joints）
3.2.1 創(chuàng)建轉動副（Creating Revolute J
20、oints)點擊
1）.點擊圖標，出現(xiàn)定義對話框；
2）.分別選擇兩零件的對應幾何元素（直線和平面），設置約束；
3）.點OK完成設置后，特征樹如下圖。
3.2.2 創(chuàng)建滑動副（Creating Prismatic Joints）
1）.點擊圖標，出現(xiàn)滑動副定義對話框；
2）.選擇兩零件的對應幾何元素（直線和平面）；
3）.點OK完成設置后，模型和特征樹形式如下圖。
3.2.3 同軸副（Creating Cylindrical Joints）
同軸副對應于裝配關系的同軸約束（Coincidence Constraint）。
1）.定義時選擇兩零件對應
21、的直線關系；
2）.特征樹結果如下圖。
3.2.4 創(chuàng)建球鉸連接（Creating Spherical Joints）
1）.點擊圖標，出現(xiàn)定義對話框；
2）.分別在兩零件上選取對應的兩個點；
3）.完成后，模型和特征樹形式如下圖。
3.2.5 創(chuàng)建平動副（Creating Planar Joints）
1）.點擊圖標，出現(xiàn)定義對話框；
2）.在兩個建立連接的零件上選取對應的兩個平面(Plane)；
3）.完成后，模型和特征樹形式如下圖。
3.2.6 創(chuàng)建剛性副（Rigid Joints）
通過創(chuàng)建剛性副命令，使兩個零件
22、間成為剛性體連接關系。
1 ）.點擊圖標，出現(xiàn)定義對話框；
2 ）.選擇兩個零件（Part 1）；
3）.結果特征樹如下。
3.2.7 點-線副（Point Curve Joints）
通過點-線副命令創(chuàng)建一個零件上的點在另外一個零件的曲線上的關系。
1 ）.點擊圖標,出現(xiàn)定義對話框；
2 ）.選擇一個零件上的曲線（Curve 1）和另一個零件上的點（Point 1）；
3）.定義的運動副圖象界面上會出現(xiàn)一個綠色的箭頭，來檢查輸入命令的方向,但是這個方向是不可以修改的，可以用鼠標移動到該箭頭上，做一短暫的運動仿真。
4）.定義完成后，運動副標志出現(xiàn)在特征
23、樹上。
注意: 定義時兩個零件必須處在一個合理的位置（點在曲線上），才能創(chuàng)建運動副。
3.2.8 曲線滑動副（Slide Curve Joints）
該命令通過選取兩個零件上的曲線（Curve），創(chuàng)建運動副，定義對話框如下圖所示。
注意：所選取的曲線需要有合理的相對位置（曲線是相交的）。
3.2.9 點-面副（Point Surface Joints）
通過命令，選取一個零件上的點以及另一個零件上的曲面創(chuàng)建點-面副。
3.2.10 萬向節(jié)（Universal Joints）
萬向節(jié)是在汽車結構設計中經(jīng)常遇到的機構件，如傳動軸、驅動軸、轉向系統(tǒng)等部分。
24、
1）.點擊圖標，出現(xiàn)定義對話框；
2）.點擊New Mechanism新建機構，輸入機構名稱；
3）.選擇第一個零件的軸作為旋轉軸1（Spin 1）,選擇第二個零件的軸作為旋轉軸2（Spin 2）；
4）.然后選擇十字銷軸的方向（Direction of the cross-pin axis），有三個選項：
)默認的選項是和第二個零件的旋轉軸垂直（Normal to Spin 2）.
我們可以選擇第一個零件的旋轉軸垂直（Normal to Spin 1）.
或是選擇任意方向（Any）.
5）.定義完后的特征樹如下圖。
3.2.11 CV連接（CV
25、Joints）
１）.創(chuàng)建CV連接，需要選擇三個零件的旋轉軸（Spin）,如下圖.
2）.定義對話框如圖:
3）.結果出現(xiàn)在特征樹上。
3.2.12 創(chuàng)建齒輪副（Gear Joints）
齒輪副是兩組齒輪轉動副按傳動比定義的復合副命令。
1）.選擇已經(jīng)建立的兩組轉動副（Revolute joint），或點擊創(chuàng)建新的轉動副；
2）.設置傳動比（Ratio）或點擊按齒輪半徑比例自動定義；
3）.選擇旋轉方向，是同向旋轉（Same）或是反向（Opposite）
4）.對話框下邊選項Angle driven for Revolute,表示可以選擇是否以其中一
26、個轉動副的角度驅動命令來作為驅動副。
5）.定義結果在特征樹的形式見下圖.
6）.注意事項: 當建立一個齒輪副時,定義的兩個轉動副必須建立在有一個共同的零件的基礎上。下面我們用一張圖來說明(圖中P表示零件,R表示旋轉副)，其中齒輪副（Gear joint）可以建立在R1和R2兩個轉動副之間，而零件P2必須同時是建立R1和R2轉動副的共有零件。由于R1和R3之間沒有共有零件就不能建立齒輪副。
3.2.13 滑動-轉動復合運動副（Rack Joints）
Rack Joints 是滑動副和轉動副按比例定義的復合副命令。
1）.選擇已經(jīng)建立的滑動副（Prismatic Joi
27、nt）和轉動副（Revolute joint），或是點擊重新創(chuàng)建.
2）.設置比例（Ratio）,單位是毫米每轉（mm_turn）.
3）.下邊選項Length driven for Prismatic,表示可以選擇滑動副的長度驅動命令來作為驅動副.
4）.建立完后，特征樹更新如下圖.
5）.注意事項:同建立齒輪副一樣，組成一個Rack Joint的滑動副和轉動副必須是建立在有一個共同的零件的基礎上的.
3.2.14 滑動-滑動復合運動副（Cable Joints）
Cable Joints是兩個滑動副按比例定義的復合副命令。定義對話框如下圖，操作方法同上述Rack Jo
28、ints的建立命令。
3.2.15 用坐標系法建立運動副（Creating Joints Using Axis Systems）
用坐標系法可以建立萬向節(jié)副、滑動副、轉動副、球絞連接等運動副。
1）.點擊圖標，出現(xiàn)定義對話框；
2）.選擇要建立的運動副類型（Joint Type）；
3）.選擇坐標系（Axis）
4）.點擊OK完成運動副的定義。
如果建立了一個U Joint,你可以在特征樹上看到它,在它的下面同時還可以看到兩個約束。用坐標系法建立運動副的好處在于可以保持關聯(lián)性，假如當你移動U Joint里的一個零件時，使用機構刷新命令，這個零件會保持原來的約
29、束位置關系。
3.3 DMU Generic Animation工具條
3.3.1 創(chuàng)建運動仿真記錄（Simulation）
生成可以仿真的機構分析記錄，保留在特征樹上。
1）.點擊命令圖標，選擇一個已經(jīng)定義的機構；
2）.點擊OK，進入記錄對話框；
3）.每點擊Insert按鈕一次就記錄一幀，后邊是修(改Modify)、刪除(Delete)或跳過(Skip)幀的按鈕。也可以勾選Automatic insert選項，創(chuàng)建自動插入的模式；
4）.記錄可以通過VCR控制器播放，下面圖中是播放選擇項；
5）.可以在分析項加入干涉、距離分析檢查項目，使你的仿真更生動；
30、6）.點擊OK按鈕完成，這時該仿真就記錄在特征樹上了。
3.3.2 生成重放文件（Generate Replay）
生成重放文件使仿真記錄作為獨立的特征存在特征樹上，和初始的運動副、仿真記錄等斷開關聯(lián)。有兩種重放生成模式：1）.如下圖，選擇（默認）Generate a replay的選項，生成的重放記錄在特征樹上；
2）.如下圖選擇Generate an animation file選項，在下拉菜單里選擇播放格式，并點擊按鈕進行相應格式文件的設置。點擊設置保存文件的路徑；
3）.點擊OK完成。
3.3.3 重放（Replay）
點擊按鈕選擇生成的重放文件進行重放仿真。
31、
3.3.4 仿真播放器（Simulation Player）
對機構運動仿真播放，用法詳見拆裝分析章（Fit）
3.3.5 編輯序列（Edit Sequence）
對機構運動仿真編輯序列，用法詳見拆裝分析章（Fit）
3.3.6 包絡體（Swept Volume）
生成用于機構運動的包絡體，用法詳見拆裝分析章（Fit）
3.3.7 生成軌跡線（Trace）
我們可以用這個命令來查看機構運動中某個動點在仿真過程中的軌跡。
1）.在Trace的對話框里，選擇要分析的動點（Elements to trace out）；
2）. 在Reference
32、 Product項選擇參考的產(chǎn)品,或使用默認選項（當前的產(chǎn)品）。Number of steps項顯示步幅數(shù)，和運動仿真的步幅數(shù)關聯(lián)；
3）.New Part選項表示生成的軌跡文件在一個單獨的零件里，或選擇Reference Product生成在其他的零件里;
4）.點擊OK生成運動軌跡.
3.4 機構刷新（DMU Kinematics Update）
3.4.1 機構位置刷新（Update）
刷新機構的零件位置，使和裝配約束的關系保持同步。
3.4.2 輸入子機構（Import Sub-Mechanisms）
我們通過一個例子來說明: 在這里我們事先有一個機構, 現(xiàn)在
33、我們通過先建一個Product, 之后考慮怎樣將我們的機構調進來,我們在這里不單要將裝配本身調進來,而且需要把和機構相關東西調進來。
1）.同時打開總裝配和準備調入的子裝配的產(chǎn)品；
2）.用Copy/ Paste的方式把子裝配的產(chǎn)品拷貝到總裝配的產(chǎn)品中，可以看到這時拷貝過去的僅僅是裝配結構及零件，機構并沒有拷貝過來；
3）.這時使用輸入子機構命令，將會出現(xiàn)一個提示框,告訴我們成功完成了操作，把子機構輸入到總裝配中。
注意：此時輸入的子機構運動副是不能被編輯的。
3.4.3 重設位置（Reset Positions）
當你做了運動仿真后，可以用重設位置命令使其回復到初始的位
34、置。
3.5 干涉檢查模式工具條（Clash Mode）
但我們做仿真運動命令時可以打開下面的開關，進行干涉狀態(tài)檢查。
3.5.1 關閉干涉檢查（Clash Detection（Off）
默認開關，這時不考慮干涉情況。
3.5.2 打開干涉檢查（Clash Detection（On）
選擇此開關，當做運動時，遇到干涉情況，零件會出現(xiàn)紅色標志。但運動不會終止。
3.5.3 遇到干涉停止（Clash Detection（Stop）
選擇此開關，當做運動時，遇到干涉情況，運動會自動終止。
3.6 DMU 空間分析（DMU Space Analysis）
3.6.1
35、 干涉檢查（Clash）
用于機構運動分析的干涉檢查，用法詳見拆裝分析章（Fit）
3.6.2 距離和距離帶分析（Distance and band analysis）
用于機構運動分析的距離分析，用法詳見拆裝分析章（Fit）
3.7 示例
下面我們通過四連桿機構的簡單例子來說明這個模塊的用法。
1）. 打開裝配產(chǎn)品文件：
確認在設計模式(Edit->Representations->)下。如下圖中的Rods模型及特征樹形式，包含四個連桿（Rod.1,rod.2, rod.3, rod.4）；
2）. 插入一個新的機構， 有兩種基本方式：
a).選擇主菜單Insert
36、>New mechanism，,在屬性中修改機構名稱。
b).在建立運動副時直接點擊插入一個新的機構，在出現(xiàn)的下圖對話框里命名機構名稱。
3）.創(chuàng)建運動副：
a).點擊創(chuàng)建轉動副圖標，出現(xiàn)定義對話框；
b).選擇Rod.1和Rod.3同軸關系（Line）；
c). 選擇Rod.1和Rod.3面偏置關系（Plane）,可以選擇圓柱的上表面；
d).點擊OK完成一個運動副的定義，這時同時會自動創(chuàng)建兩個裝配約束，Rod.1和Rod.3兩個連桿按裝配約束調整位置。
e).其他Rod.2和Rod.1，Rod.2和Rod.4連桿之間類似建立同樣的轉動副。
d).在Rod.3和Rod.4零件之間建立同軸副，模型結果如下圖。
4）. 定義一個驅動命令，增加驅動副：
a).在特征樹上鼠標雙擊如圖的運動副該轉動副定義對話框出現(xiàn)；
b). 選擇Angle driven角度驅動命令作為驅動副
c).點擊OK完成后，特征樹上就會顯示有驅動命令。
5）. 定義固定副：
使用固定副命令選擇Rod.2零件，這時在特征樹上就可以看見固定副。
6）.這時會自動跳出個窗口表示我們現(xiàn)在可以對這個機構進行仿真了，可以看到在特征樹上機構自由度數(shù)DOF等于零。
7）.用仿真命令對我們的機構進行運動模擬。
CATIA運動分析
