2023年12月31日发(作者：)
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帮擞 簧 ＣＡＸＡ实体设计讲座 第２讲在ＣＡＸＡ实体设计中实现机构仿真动画（上） ＣＡＸＡ上海办事处（２００１２２） 严海军冯荣坦 ＣＡＤ设计的目的之一就是将设计结果以电子化的方 式与他人共享，ＣＡＸＡ实体设计本身不仅有实用高效的造 型装配功能，而且还集成了完美的渲染和动画功能，非 １．等臂四连杆 样例如图ｌ所示，大家在进入下一步前须先将造型 做好（造型请参照ＣＡＸＡ实体设计用户手册零件设计部 分）。我们先看一下我们所想要的运动方式，这一点在做 仿真前必须考虑清楚，我们这样来设定，杆１为定杆， 杆２为主动杆，杆３与杆４均为从动杆，在确定了运动方 常适合做新产品的设计、模拟演示。ＣＡＸＡ实体设计的动 态机构仿真功能，可以对装配结构做机构运动模拟，用 最直接的动态效果演示，从而消除与客户沟通上的障碍。 实体设计的机构仿真功能是相当强大的，在此专题 中我们将对各类常用的机构仿真如等臂四连杆、不等臂 四连杆、摆杆、活塞运动、滑杆机构、滑块机构、刨床 机构、摇杆滑块、液压翻转机构（翻斗）、Ｘ型机构 式之后，接下去通过约束装配确定各零件间的关系。 （电动门）等做一个详尽的介绍，相信看完后你会对实 体设计的表现感到惊讶的。为了看起来清楚一点，零件 杆 造型全部采用简化方法，相关轴销大家可以自己添加。 图１等臂四连杆造型 杆２是主动杆，所以它本身不存在约束，只有一个 运动；杆３是从动杆，要保证其随杆２运动，给定其右 边一个孔与杆ｌ上方孔的共轴约束，由于等臂四连杆的 运动特性，给定杆３一条长边与杆１的一条长边平行约 束，这样就确定了杆３的运动；杆４将给定上下两孔与 图２数控加工中心加工零件外部轮廓示意图 对应的杆ｌ、杆３孔的共轴约束，到此约束添加完毕， 如图２所示。 刀架转换，后顶座移动等功能，也都由程序控制。各台 数控设备的程序控制功能及其指令代码可能会有很大不 同，但机床生产商都会在说明书中详细列出。作为数控 程序员，了解和掌握自己所负责的机床的功能指令代码 是其必备的基本功。 （收稿１３期：２００５０２１８） 下期预告： 第３讲主题——数控加工过程的补偿与修正 图２等臂四连杆约束方式 龃２００５ｑｚ￣ｇ５Ｏ］ 缸梭ｌ 冷加工
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再选中杆２，将其定位锚移至下方孔中心，添加一个 回转运动，根据需要调整回转角度、时间等相关参数， 的距离，也就是同一平面内的两孑Ｌ圆心距离，这样就确 定了杆３的运动；杆４将给定上下两孑Ｌ与对应的杆１、 至此第一个机构就完工了，其运动的各个状态如图３。 ＿ 【ｃ） 图３等臂四连杆的运动状态 通过这个例子我们还可以派生出很多类同结构，比 如杆１改为两个固定支架、主从杆改为其他弯曲等形 状，这些就由大家去发挥了，也可以用下面不等臂连杆 的方法实现，不过没这个便捷。 ２．不等臂四连杆 样例如图４所示，运动方式和等臂四连杆一样，杆 １为定杆，杆２为主动杆，杆 ：与杆４均为从动杆，接 下去依旧通过约束装配确定各零件间的关系，不过这个 过程要复杂一点。 杆３ 图４不等臂四连杆造型 杆２是主动杆，所以他本身不存在约束，只有一个 运动；杆３是从动杆，要保证其随杆２运动，给定其右 边一个孔与杆２上方孔的共轴约束，然后再将杆３与杆 ２加一个面贴合的约束。注意：这一约束必不可少，而 且先后顺序不能改变，因为接下去要加一个点到点的尺 寸约束，在三维空间里符合点到点的尺寸是一个球面， 所以加一个贴合过滤其他可能性，只在产生当前面的结 果。由于不等臂四连杆的运动特性，给定杆３左边一个 孔通过智能标注至杆１左边孑Ｌ一个距离，注意是点到点 杆３孔的共轴约束，到此约束添加完毕，如图５所示。 图５不等臂四连杆约束方式 再选中杆２，将其定位锚移至下方孑Ｌ中心，添加一 个回转运动，根据需要调整回转角度、时间等相关参 数，至此第二个机构就完工了，其运动的各个状态如图 ６，同样也可以派生出很多类同结构。 ■一 （ｃ） 图６不等臂四连杆运动状态 ３．摆杆 样例如图７所示，运动方式为杆１作回转运动，杆 ２从动，杆３在杆２的带动下绕轴左右摆动。接下去通 过约束装配确定各零件间的关系。 杆２ 杆３ 杆１ 图７摆杆造型 瓤板ｌ 冷加工 堡蔓量塑圈
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该机构的约束过程与不等臂四连杆类似，可以看成 是其变形，如果能灵活应用不等臂四连杆的做法，以下 的内容大家都可以不用看了，自己完全可以做出来。杆 １是主动杆，同样自身不存在约束，只有一个回转运动； 杆２是从动杆，要保证其随杆１运动，给定其左边一个 孔与杆１上方孔的共轴约束，然后再将杆２与杆１加一 个面贴合的约束（注意：此处加贴合约束的原因同不等 臂四连杆）。根据该机构的运动要求，给定杆２右边一 个孔通过智能标注至杆３下边孔一个距离，注意是点到 点的距离，也就是同一平面内的两孔圆心距离，这样就 确定了杆２的运动；杆３将给定上下两孔与对应的杆２ 及轴的共轴约束，到此约束添加完毕，如图８所示。 图８摆杆的约束方式 再选中杆１，将其定位锚移至下方孔中心，添加一 个回转运动，其运动的各个状态如图９。注意该机构有 可能出现两种不同的结果，大家在做运动时可以多拖动 播放条，看看另一种结果是什么样的，用播放一般不会 出现另一种结果。 ＿ 图９摆杆的运动状态 ４．活塞运动 样例如图１０所示，运动方式为曲轴作回转运动， 连杆从动，活塞在连杆的带动下作上下往复运动。接下 去通过约束装配确定各零件间的关系。 该机构的关键是保证活塞的上下运动，而这必须是 囵 量堡箜量塑 缸板ｌ 冷加工 ≯ 一 罐囊：嚣藏 在连杆的带动下，所以连杆的约束是前提。连杆要随曲 轴转动，须加一个共轴约束，也就是连杆上方的大孔与 曲轴中间圆柱部分的共轴关系；接下去保证连杆在随曲 轴运动的同时还须保证其下方的孔始终在缸体中心孔的 轴向上，通过智能标注标注连杆下方孔的中心到缸体对 应表面的距离（注意对应表面，也就是与连杆下方孔轴 向平行的表面，且一定要点到面），然后约束该尺寸； 连杆约束关系处理好之后其余的约束就很好做了，将活 塞的销孔加一个与连杆下方孔的共轴约束，活塞销也同 样添加一个共轴约束，当然还得活塞与缸体孑Ｌ共轴，这 采不采用约束都无所谓，不会影响结果的。约束结果如 图Ｉ１所示。再选中曲轴，将定位锚移至两端圆柱体圆 心，添加一个回转运动。 图１０活塞造型 图ＩＩ活塞的约束方式 （收稿日期：２００５０３２２） 下期预告： 第３讲主题——在ＣＡＸＡ实体设计中实现机构仿真 动画（下） 嚣０ 帮、
