catia v5R21运动仿真步骤

CATIA软件装配中的运动模拟教程CATIA（Computer-Aided Three-dimensional Interactive Application）是一款功能强大的三维建模软件，广泛应用于机械设计、装配与运动仿真等领域。

本教程将为您介绍CATIA软件在装配过程中的运动模拟功能，帮助您更好地理解和应用这一功能。

第一步：打开CATIA软件并创建装配文件在开始之前，首先确保您已经正确安装了CATIA软件。

打开软件后，选择“新建”，然后在弹出的对话框中选择“装配设计”。

第二步：导入零部件文件在装配过程中，我们需要导入零部件文件以进行后续的装配和运动模拟操作。

点击“导入”按钮，选择待导入的零部件文件，并将其添加到装配设计中。

第三步：创建关系在装配文件中，我们需要为不同零部件之间创建适当的关系，以确保它们按照预期方式进行运动。

选择“约束”工具，在零部件之间创建合适的约束关系，例如定位、配合等。

第四步：设置运动学属性在进行运动模拟之前，我们需要为每个零部件设置相应的运动学属性。

选择“属性”工具，为每个零部件设置正确的运动学类型，如旋转、平移等。

第五步：创建运动学关系运动学关系用于定义零部件之间的运动方式，将其连接起来形成一个整体模型。

选择“运动学”工具，在零部件之间创建适当的运动学关系，如齿轮、凸轮等。

第六步：设置运动规则在第五步中创建了运动学关系后，我们需要为整个装配定义运动规则。

选择“运动规则”工具，设置适当的约束和限制条件，以确保装配在运动模拟中的行为符合真实情况。

第七步：进行运动仿真完成以上准备工作后，我们可以开始进行运动仿真了。

选择“运动仿真”工具，在CATIA软件中模拟装配的运动过程，并观察各个零部件的运动轨迹、速度和加速度等参数。

第八步：分析运动仿真结果当运动仿真完成后，我们可以对仿真结果进行分析和评估。

CATIA 软件提供了丰富的可视化和数据分析工具，帮助我们深入了解装配过程中的运动性能和互动关系。

运动仿真学习情况1——旋转副；可以单独驱动，驱动的是旋转角度；只能实现绕自身的轴旋转；√2——棱形副；可以单独驱动，驱动是滑动长度；只能实现沿着公共线滑动；√3——圆柱副；可以单独驱动，可以同时驱动是滑动长度和旋转角度，这两个驱动添加后就可以运动了；只能实现绕轴旋转并沿轴线滑动；√4——螺钉副；可以单独驱动，实现实体每转动1圈，就前进多少mm。

不一定非要是螺杆和螺母，其他的旋转前进仿真也可以使用该命令。

6——平面副；不可以单独驱动，约束一公共平面，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√7——点曲线副；不可以单独驱动，只能由其他运动副带动起来；点必须在曲线的上面，不在就是不行，实现点在曲线，也就是点在轨迹线上走动。

√8——滑动曲线；不可以单独驱动，只能由其他运动副带动起来；约束两轨迹线相切，实现线在线上滑动；√9——滚动曲线；不可以单独驱动，只能由其他运动副带动起来；约束两轨迹线相切，实现线在线上滑动；√10——点曲面；√不知道他与点曲线有何区别？11——U形结合；√3条轴线相交且位于同一平面内，且输入、输出端轴线与中间轴轴线夹角相同时，可以使用该命令13——齿轮接合；注意齿轮接合的对象不一定是齿轮，只要是一个旋转体带动另一个旋转体的话，就可以使用齿轮接合。

14——齿轮齿条：对旋转副和棱形副进行约束，有个比率15——电缆；√16——刚性结合；√17——使用命令进行模拟√18——使用法则曲线进行模拟√19——机械装置修饰20——装配约束转换√22——分析机械装置23——模拟24——编辑模拟25——重放26——模拟播放器27——编辑序列28——扫略包络体29——轨迹30——重置位置：√仿真的注意点如下：1——驱动对象的选择是有原则的；不可以随便选择，必须符合实际的运动情况；当定义驱动对象时，驱动对象也是有原则的，比如我们在定义旋转副的驱动对象时，如果要求我们的驱动对象进行360度全周旋转的话，那么的我们的对象在实际情况中必须能够或者说可以旋转360度，在整个运动机构当中并不是所有的旋转副都可以旋转360度，有的只能旋转几度，，因此一定要搞清楚哪个对象可以旋转360度，搞清楚这个事情后在去将他定义为驱动对象，如果对象本身不可能旋转360度，而你要把他定义为驱动，还要他旋转360度的话，这样的运动仿真是不成功的。

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。

Crankslider Mechanism TutorialProblem StatementThe purpose of this exercise is to use the IntelliMotion Builder to demonstrate the procedure for configuring the mechanism and to then check for interference.Arm Link1Link2CardanCollarThe mechanism comprises of a crank connected via link1 and a universal joint (cardan component) to the Arm component to provide an oscillatory motion. This in turn is connected via another link to a collar that slides back and forth on a shaft.Step 1 Open Model & Set WorkbenchYou will need to run the DDMV5R7 or DDMV5R8 profile shortcut to enable the Dynamic Designer Workbench.Open the product file crankslider_tutorial.CATProduct located in the crankslider sub-folder in the tutorials directory of the installation.If your workbench is not already set to Dynamic Designer (look at the Workbench icon at the top right hand side of the toolbar), then activate the Dynamic Designer Workbench under START – DIGITAL_MOCKUP – DYNAMIC DESIGNER.The Dynamic Designer commands can be accessed via the toolbar icons or the pull down menu (see below)Step 2 Create Mechanism from AssemblyTo auto create the mechanism from the assembly, click on the Convert Mechanism Icon . This will bring up a dialog box asking if you want to convert the assembly constraints when the mechanism is created. Make sure this option is selected before proceeding.The Screen should now look like that below where there are motion entity icons on the graphics screen.Expand the treeview to show the APPLICATIONS – DYNAMIC DESIGNER branches. You should see the following mechanism data:Note that the assembly constraints have been mapped to Dynamic Designer joints and that the grounded parts in the assembly have been automatically made grounded in Dynamic Designer.Step 2 Default Simulation SettingsThe Dynamic Designer Settings can be accessed from two locations.Global settings can be found in the Catia OPTIONS dialog (TOOLS – OPTIONS menu selection)These setting are applied to future mechanisms in different assemblies. We will not be changing these for this exercise, but this is useful to be aware of.Model specific settings can be found by expanding the APPLICATIONS BRANCH of the Catia Treeview, and under the Dynamic Designer Branch, right clicking on the MOTION MODEL branch and selecting the PROPERTIES option. This option can only be done once a mechanism has been started (i.e. a moving or ground part exist). You can also access mechanism settings from the MOTION – MECHANISM settings.We need to change the direction of gravity to match the orientation the model was built in. In this case gravity must act in the –X axis direction. To change this, click on the direction pull down list and select the Standard –X option.STEP 3 Define MotionThe complete mechanism is not designed to operate under gravity, so we need to provide input motion representing a motor connected to the system. Because the joints define how the parts move with respect to one another, we apply motion to the joints as it is clear in which directions the parts can move.To drive the crankslider, we are going to put a motion on the cylindrical joint connecting the Crank to the Crank Housing. In the image shown below, this is joint 4. Please expand the branch under the joint to verify the joint selected is the correct one.Do add a motion, double click on this joint (i.e. Joint.4 in above images) in either the treeview or in the graphics window.Change the MOTION ON from TRANSLATE Z to ROTATE ZChange the MOTION TYPE from FREE to VELOCITYSpecify a CONSTANT velocity of 360 DEG/SECMake sure you click on the RED tick to accept the value change.Press OK to accept the motion definition. You should now see an arrow on the joint in the graphics window.STEP 4 Run SimulationWe are ready to run the simulation. From the MOTION menu select the SIMULATE option to set the simulation settings and to run the solver. Alternatively, you can click on the toolbar icon.Leave the simulation time at 1 seconds and the number of frames at 60. Click on the START button to run the simulations.Once the simulation completes, the analysis dialog will close automatically.STEP 5 Review AnimationWe can now review the results. As part of the simulation, a replay object is automatically generated. You can view the replay by expanding the REPLAY branch at the bottom of the treeview, or by clicking on the toolbar icon.Once the Replay dialog appears, you can review the motion and do all the standard option available in replay like save the animation to file, add an interference analysis, or check for clearances.STEP 6 Interference DetectionInterference checking is done using the DMU utilities in Catia. The first step is to define a DMU Clash Analysis.From the MOTION menu, select the CLASH option. This will bring up the DMU Check Clash dialog.Leave Clash Type as Contact + Clash, but change the selection option to Between Two Selections.Select LINK1 for the Selection1, change focus to Selection 2 and select the ARM componentPress OK to accept and keep this.Arm – Selection 2Link1 –Selection 1To run the analysis, display the REPLAY object . You can view the replay by expanding the REPLAY branch at the bottom of the treeview, or by clicking on the toolbar icon.Click on the EDIT ANALYSIS optionClick on the ADD button to add an analysis to the replay object.Select the Interference.1 analysis to add and press OK. Press OK again to complete adding analyses. On the Replay dialog, change the Interference option from OFF to ON.Press the PLAY button to replay the motion and check for interference while animating (You may notice the parts highlighting while this is happening. This means that clash exists between the parts at that result frame). Once the animation has finished, you will find a new branch under the Replay object called Interference Results.1.You can Double click on this object to review the interference results.NOTE: In some versions of Catia, the interference is not being detected where the lugs are cutting into the side of the arm, even though these parts are highlighted while the analysis is being done.STEP 10 Change Geometry and Re-simulateTo correct the problem, we need to change the geometry of the arm. We will place fillets on the vertical edges of the arm between the two lugs.Double click on the arm to go into part edit mode.From the toolbar select the Edge Fillet icon.Specify a Fillet radius of 0.375 inches (or 9.525 mm)Pick on the 2 vertical edges shown below (you will see the proposed face edges in pink)Press OK to accept the fillets. The geometry should now look like:Return to the Dynamic Designer Workbench by double clicking on the PRODUCT level of the treeview. Repeat the interference check and you should now find that no interference occurs.This concludes the tutorial。

CATIA模型仿真CATIA是一种专业的三维设计软件，广泛应用于航空、汽车、机械等行业。

在设计过程中，模型仿真是不可或缺的一环，它可以帮助工程师评估设计的性能和可行性。

本文将介绍CATIA模型仿真的原理和应用，以及如何进行模型仿真。

一、CATIA模型仿真的原理CATIA模型仿真是基于有限元分析原理的，有限元分析通过将复杂的物体划分成许多个小单元，通过求解各个小单元的力学方程得到整体的力学响应。

CATIA模型仿真主要包括以下步骤：1. 几何建模：在CATIA中，首先需要进行几何建模，即创建物体的几何模型。

这可以通过绘制、拉伸、旋转等操作完成。

2. 材料属性定义：在进行模型仿真前，需要定义材料的力学性质，比如弹性模量、密度等。

CATIA提供了丰富的材料数据库，可以选择合适的材料属性。

3. 网格划分：将几何模型划分成小单元网格，即有限元网格。

网格划分的精细程度决定了计算的准确性和计算速度。

4. 载荷和边界条件定义：在模型仿真前，需要定义载荷和边界条件，即作用在模型上的力、压力、约束等。

这些载荷和边界条件可以通过计算得到，也可以通过实验测量得到。

5. 求解计算：通过有限元分析方法求解模型的力学响应。

CATIA会自动计算每个小单元的应力、应变等参数，并将结果转化为整体的力学响应。

6. 结果分析：CATIA提供了丰富的结果分析工具，可以对仿真结果进行查看、分析和后处理。

比如通过云图、剖面图、动画等方式直观地展示模型的力学响应。

二、CATIA模型仿真的应用CATIA模型仿真在各个领域都有广泛的应用，包括航空航天、汽车、机械等。

以下是几个典型的应用案例：1. 航空航天领域：在飞机结构设计中，CATIA模型仿真可以帮助工程师评估飞机在各种载荷条件下的强度和刚度。

通过对机翼、机身等部件进行仿真分析，可以优化结构设计，提高飞机的安全性和性能。

2. 汽车领域：CATIA模型仿真可以应用于汽车的碰撞仿真、结构强度仿真、疲劳寿命仿真等方面。

1.仿真之前的准备将要仿真的模型所需的部件在装配模式下按照技术要求进行装配。

装配时请注意，在能满足合理装配的前提下，尽量少用约束，以免造成约束之间互相干涉，影响下一步运动仿真。

2.运动仿真通过“开始（S）”——“数字模拟”——“DMU Kinematics”进入到运动仿真的模式下，开始进行仿真设置：（1）先建立一个新机制（New Mechanism）；命令在“插入（I）”菜单下，（2）对装配部件进行约束设置，命令在旋转铰里面，点击其图标右下方的箭头，点击后，出现所有铰定义图标按顺序分别是：旋转铰（Revolute joint），棱镜铰（prismatic joint），圆柱铰（Cylinderical joint），螺纹铰（Screw joint），球铰（Spherical joint），平面滑动铰（Planner joint），刚性连接（Rigid joint），点-线铰，滑动曲线铰，滚动曲线铰，点-曲面铰，万向节铰，双万向节铰，齿轮铰，齿轮-齿条铰，缆绳铰，坐标系铰。

各个铰接的的方法见文献《CATIA 机械运动分析与模拟实例》，上有很详细的介绍。

（3）设置固定件，点击固定零件图标，点击后出现New Fixed Part（新固定零件）对话框，不用理它，在图形区选择要固定的零件即可。

各种铰链设置合理，系统会自动提示：，也就是说，机制可以仿真了。

(a.)仿真使用“命令模拟”时，点击，就会出现运动模拟对话框，在对话框内拖动鼠标，由大到小或有小到大改变角和实数的范围，然后点击下面的黑色开始键，就可以看到仿真运动了。

对话框示例如下(b.)仿真采用“模拟”时，点击，即可进入和将动画视点和自动插入都选上后，用鼠标拖动command 后的命令块由大到小或由小到大改变角和实数的范围，然后点击下面的黑色开始键，就可以看到仿真运动了下面以齿轮运动仿真为例说明：装配过程不多说了，直接进入仿真模块下。

分析：构成：主动齿轮，从动齿轮，侧板使两齿轮运动起来，要用到一个新机制，新机制里有一个齿轮铰，两个旋转铰，一个固定铰，一个驱动。