2.3 创建运动机构模型

创建运动机构模型是指在零件设计完成后，采用“连接”的方式来装配零件模型。如果将一个元件以机械约束的方式添加到机构模型中，则该元件相对于依附元件具有某种运动的自由度。

添加连接元件的方法与添加固定元件大致相同，进入装配环境后，首先单击功能选项卡区域中的“组装”按钮，并打开一个元件，系统弹出图2.3.1所示的“元件放置”操控板。在操控板的“约束集”列表框中，可看到系统提供了多种“连接”类型（如刚性、销和滑动杆等），各种连接类型允许不同的运动自由度，每种连接类型都与一组预定义的放置约束相关联。例如，一个销钉（Pin）连接需要定义一个约束和一个（即平面对齐或点对齐）约束，这样销钉连接元件就具有一个旋转自由度，而没有平移自由度，也就是说该元件可以相对于依附元件旋转，但不能移动。

在向机构装置中添加一个“连接”元件前，应知道该元件与装置中其他元件间的放置约束关系、相对运动关系和该元件的自由度。

“连接”的意义在于：

● 定义一个元件在机构中可能具有的运动方式。

● 限制主体之间的相对运动，减少系统可能的总自由度。

向装配件中添加连接元件与添加固定元件的相似之处如下。

● 两种方法都使用Creo的装配约束进行元件的放置。

● 装配件和子装配件之间的关系相同。

向装配件中添加连接元件与添加固定元件的不同之处如下。

● 向装配件中添加连接元件时，定义的放置约束为不完全约束模型。系统为每种连接类型提供了一组预定义的放置约束（如销钉连接的约束集中包含“轴对齐”和“平移”两个约束），各种连接类型允许元件以不同的方式运动。

● 当为连接元件的放置选取约束参考时，需要反转平面的方向，可以进行反向，而不是配对或对齐平面。

● 添加连接元件时，可以为一个连接元件定义多个连接。在一个元件中增加多个连接时，第一个连接用来放置元件，最后一个连接认为是环连接。

● Creo将连接的信息保存在装配件文件中，这意味着父装配件继承了子装配件中的连接定义。

下面以图2.3.2所示的连杆机构为例，说明创建运动机构模型的一般过程。

说明：本章后续有关机构运动仿真与分析的一般操作过程的内容均以图2.3.2所示的模型为范例进行介绍，其内容具有连贯性，请读者合理安排学习时间。

Stage1. 新建装配模型

Step1. 选择下拉菜单 命令，将工作目录设置为D:\creo6.16\work\ch02.03。

Step2. 单击“新建”按钮，在系统弹出的“新建”对话框中进行下列操作。

（1）选中选项组下的单选项。

（2）选中选项组下的单选项。

（3）在文本框中输入文件名linkage_mech。

（4）通过取消复选框中的“√”号，取消“使用默认模板”。

（5）单击该对话框中的按钮。

Step3. 在系统弹出的“新文件选项”对话框（图2.3.3）中进行下列操作。

（1）选取适当的装配模板。在模板选项组中选取模板命令。

（2）对话框中的两个参数DESCRIPTION和MODELED_BY与PDM有关，一般不对此进行操作。

（3）复选框一般不用进行操作。

（4）单击该对话框中的按钮。

完成这一步操作后，系统进入装配模式（环境），此时在图形区可看到三个正交的装配基准平面（图2.3.4）。

Step4. 隐藏装配基准。

（1）设置模型树的显示项目。在模型树界面中选择 命令；在系统弹出的“模型树项”对话框中选中复选框，然后单击对话框中的按钮。

（2）隐藏基准平面。在模型树中选取基准平面ASM_RIGHT、ASM_TOP、ASM_FRONT并右击，从快捷菜单中选择命令。

Stage2. 增加第一个固定元件：基座（base）零件

Step1. 引入基座零件。

（1）单击功能选项卡区域（图2.3.5）中的“组装”按钮（或单击按钮），在系统弹出的菜单中选择选项，如图2.3.6所示。

区域及 菜单的命令说明如下。

● ：将已有的元件（零件、子装配件或骨架模型）装配到装配环境中。用“元件放置”对话框，可将元件完整地约束在装配件中。

● （创建）：选择此命令，可在装配环境中创建不同类型的元件：零件、子装配件、骨架模型及主体项目，也可创建一个空元件。

● （重复）：使用现有的约束信息在装配中添加一个当前选中零件的新实例，但是当选中零件以“默认”或“固定”约束定位时无法使用此功能。

● ：选择此命令可将元件不加装配约束地放置在装配环境中，它是一种非参数形式的元件装配。

● ：选择此命令，可在活动组件中包括未放置的元件。

● ：选择此命令可以向所选的组件添加挠性元件（如弹簧）。

（2）此时系统弹出文件“打开”对话框，选择基座零件模型文件base.prt，然后单击按钮。此时系统弹出“元件放置”操控板，并在图形区中显示图2.3.7所示的模型。

Step2. 完全约束放置基座零件。

（1）在图2.3.8所示的“元件放置”操控板中单击按钮，隐藏图2.3.7所示的3D拖动轴系。

（2）单击按钮，在下拉列表中选择选项，将元件按默认放置，此时操控板中显示的信息为，说明零件已经完全约束放置；单击操控板中的按钮。

说明：

● 因为基座零件在机构中是一个固定的主体，所以这里添加约束（零件坐标系与装配坐标系重合）使其固定即可。

● Step2中的约束也可以直接在图2.3.8所示的普通装配约束列表中直接选取。

● 在默认情况下，区域显示的是普通装配约束列表，如果在机械连接约束列表中选择一种连接，则区域的显示将会发生变化。

Stage3. 添加第一个运动元件：连杆1（rod_1）

Step1. 引入连杆1。单击功能选项卡区域中的“组装”按钮，打开名为rod_1.prt的零件，此时出现“元件放置”操控板。

说明：第二个零件引入后，可能与第一个零件相距较远，或者其方向和方位不便于进行约束放置，此时需要将零件移动到合适的位置以便添加约束。

Step2. 移动连杆1至合适位置。

（1）在“元件放置”操控板中单击按钮，系统弹出图2.3.9所示的“移动”界面。

（2）在下拉列表中选择选项。

（3）选取运动参考。在“移动”界面中选中单选项（在视图平面中移动元件）。

（4）在绘图区单击左键并移动鼠标，可看到连杆1随着鼠标的移动而平移，将其从图2.3.10中的位置1平移到图2.3.11中的位置2后，再次单击左键。

说明：

● 在“移动”界面的下拉列表中选择选项，可以旋转模型。

● 在“元件放置”操控板中单击按钮，显示拖动轴系，拖动轴系中的轴或平面可以移动、旋转模型。

● 放置元件时，在不打开界面的前提下，可以使用快捷键平移和旋转要装配的元件，具体方法是：先同时按住Ctrl键和Shift键，按住鼠标右键并拖动光标可以平移模型，按住鼠标左键并拖动光标可以在视图平面内旋转模型，按住鼠标中键并拖动光标可以全方位旋转模型。

● 在“元件放置”操控板中，单击按钮即可打开一个包含要装配元件的辅助窗口（再次单击按钮即可关闭辅助窗口），如图2.3.12所示。在此窗口中可单独对要装入的元件进行缩放、旋转和平移，这样就可以将要装配的元件调整到方便选取装配约束参考的位置，也可以直接在辅助窗口中选取约束参考。

（5）调整连杆1的位置，将连杆1旋转到图2.3.13所示的方位。

Step3. 创建连杆1和基座之间的“销（Pin）”连接。

（1）在“元件放置”操控板的机械连接约束列表中选择选项，如图2.3.14所示。

（2）定义“轴对齐”约束。单击操控板中的按钮，分别选取图2.3.15中的两条轴线（连杆1中孔的中心轴线和基座左侧安装轴的中心轴线）为约束参考，此时界面如图2.3.16所示。

（3）定义“平移”约束。分别选取图2.3.15中的两个平面为约束的参考，以限制连杆在安装轴上的平移自由度，此时界面如图2.3.17所示。

说明：

● 如果约束参考选择错误，可以先单击操控板中的或，在下方的约束参考文本框中单击要替换的对象，重新选取即可。也可以右击要修改的对象，选择“移除”命令将其移除。

● 单击界面中的“Connection_1（销）”，可以修改连接的名称、反转连接方向以及更改连接类型，如图2.3.18所示。

Step4. 单击操控板中的按钮，完成“销（Pin）”连接的创建与连杆1的放置，如图2.3.19所示。

Stage4. 添加第二个运动元件：连杆2（rod_2）

Step1. 引入连杆2。单击功能选项卡区域中的“组装”按钮，打开名为rod_2.prt的零件，此时出现“元件放置”操控板。

Step2. 移动连杆2至合适位置。将其从图2.3.20中的位置1平移到图2.3.21中的位置2后再次单击左键。

Step3. 创建连杆2和基座之间的“销（Pin）”连接。

（1）在“元件放置”操控板的机械连接约束列表中选择选项。

（2）定义“轴对齐”约束。单击操控板中的按钮，分别选取图2.3.22中的两条轴线（连杆2中孔的中心轴线和基座右侧安装轴的中心轴线）为约束参考，此时界面如图2.3.23所示。

（3）定义“平移”约束。分别选取图2.3.22中的两个平面为约束的参考，以限制连杆在安装轴上的平移自由度，此时界面如图2.3.24所示。

Step4. 单击操控板中的按钮，完成“销（Pin）”连接的创建与连杆2的放置，如图2.3.25所示。

Stage5. 添加第三个运动元件：连杆3（rod_3）

Step1. 引入连杆3。单击功能选项卡区域中的“组装”按钮，打开名为rod_3.prt的零件。

Step2. 移动连杆3至合适位置。将其从图2.3.26中的位置1平移到图2.3.27中的位置2后再次单击左键。

Step3. 创建连杆3和连杆1之间的“销（Pin）”连接1。

（1）在“元件放置”操控板的机械连接约束列表中选择选项。

（2）单击按钮，选取图2.3.28中的两条轴线为约束参考，此时界面如图2.3.29所示。

（3）选取图2.3.28中的两个平面为约束的参考，此时界面如图2.3.30所示。

Step4. 创建连杆3和连杆2之间的“销（Pin）”连接2。

（1）在界面下方单击“新建集”字符，在“元件放置”操控板的机械连接约束列表中选择选项。

（2）选取图2.3.31中的两条轴线为约束参考，此时界面如图2.3.32所示。

（3）选取图2.3.31中的两个平面为约束的参考，此时界面如图2.3.33所示。

Step5. 单击操控板中的按钮，完成“销（Pin）”连接的创建与连杆3的放置，如图2.3.34所示。

Stage6. 验证机构连接

Step1. 再生模型。单击功能选项卡区域中的“重新生成”按钮，再生模型。

Step2. 拖动机构。按住Ctrl键和Alt键，拖动连杆1，可以观察机构的连接状况。

Step3. 再次再生模型，然后保存机构模型。

说明：采用快捷键拖动机构中的运动元件，可以快速检查机构的装配和运行情况，如果机构不能拖动或拖动时机构发生异常的位置移动，则需要检查机构的连接设置是否正确。