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第一十零章装配设计

第二节将元件添加到组件

10.2.3 使用预定义约束集（机构连接）

预定义约束集又被俗称为“机构连接”，用来定义元件在组件中的运动。预定义的约束集包含用于定义连接类型（有或无运动轴）的约束，连接定义特定类型的运动。使用预定义约束集放置的元件有意地未进行充分约束，以保留一个或多个自由度，从而可模拟机构运动情况。

在“元件放置”操控板的“用户定义”集列表框中，如图10-19所示，可以选择其中一个“用户定义”集选项。系统提供的“用户定义”集选项包括“刚性”、“销钉”、“滑动杆”、“圆柱”、“平面”、“球”、“焊接”、“轴承”、“一般”、“6DOF”和“槽”等。例如，从预定义集列表框中选择“滑动杆”选项，然后可以打开“放置”面板，从中可以看到该用户定义集（机构连接）出现的相应约束，即“轴对齐”约束和“旋转”约束，如图10-20所示。根据需要为相应约束选取元件项目和组件项目，注意不能删除、更改或移除这些约束，也不能添加新的约束。

图10-19 打开“用户定义”集列表框

图10-20 打开“放置”面板

1．常见用户定义集的应用特点

下面列举几个常见用户定义集的应用特点及图解示例。

（1）刚性

用于连接两个元件，使其无法相对移动。可以使用任意有效的约束集约束它们，此类连接的元件将变为单个主体。刚性连接集约束类似于用户定义的约束集。

（2）销钉

将元件连接至参照轴，以使元件以一个自由度沿此轴旋转或移动。需要选取轴、边、曲线或曲面作为轴参照，以及需要选取基准点、顶点或曲面作为平移参照。销钉连接集有两种约束：轴对齐和平面配对或对齐或点对齐。使用销钉连接集的图解示例如图10-21所示。

图10-21 销钉连接集

（3）滑块

将元件连接至参照轴，以使元件以一个自由度沿此轴移动。“滑块”连接集有两种约束：轴对齐和平面配对/对齐以限制沿轴旋转。通常需要选取边或对齐轴作为对齐参照，选择曲面作为旋转参照。使用“滑块”连接集的图解示例如图10-22所示。

（4）圆柱

圆柱连接元件，以使其以两个自由度沿着指定轴移动并绕其旋转。“圆柱”连接集有轴对齐约束，需要选取轴、边或曲线作为轴对齐参照。使用“圆柱”连接集的图解示例如图10-23所示。

图10-22 “滑块”连接集

图10-23 “圆柱”连接集

（5）平面

平面连接元件，以使其在一个平面内彼此相对移动，在该平面内有两个自由度，围绕与其正交的轴有一个自由度。“平面”连接集具有单个平面配对或对齐约束，注意配对或对齐约束可被反转或偏移。该连接集需要选择选取“配对”或“对齐”曲面参照。使用“平面”连接集的图解示例如图10-24所示。

（6）球

球连接元件，使其可以3个自由度在任意方向上旋转（360°旋转）。“球”连接集具有一个点对点对齐约束。需要选取点、顶点或曲线端点作为对齐参照。使用“球”连接集的图解示例如图10-25所示。

图10-24 “平面”连接集

图10-25 “球”连接集

（7）焊接

“焊接”连接将一个元件连接到另一个元件，使它们无法相对移动。通过将元件的坐标系与组件中的坐标系对齐而将元件放置在组件中，可以在组件中用开放的自由度调整元件。“焊接”连接有一个坐标系对齐约束连接。使用“焊接”连接集的图解示例如图10-26所示。

（8）轴承

“轴承”连接相当于“球”和“滑块”连接的组合，具有4个自由度，即具有3个自由度（360°旋转）和沿参照轴移动。对于第一个参照，在元件或组件上选择一点；对于第二个参照，在组件或元件上选择边、轴或曲线；点参照可以自由地绕边旋转并沿其长度移动。“轴承”连接有一个“边上的点”对齐约束。使用“轴承”连接集的图解示例如图10-27所示。

图10-26 “焊接”连接集

图10-27 “轴承”连接集

（9）6DOF

6DOF不影响元件与组件相关的运动，因为未应用任何约束。元件的坐标系与组件中的坐标系对齐，X、Y和Z组件轴是允许旋转和平移的运动轴。使用“6DOF”连接集的图解示例如图10-28所示。

（10）槽

“槽”连接的实际思路是应用非直轨迹上的点。此连接有4个自由度，其中点在3个方向上遵循轨迹。对于第一个参照，在元件或组件上选择一点。所参照的点遵循非直参照轨迹。轨迹具有在配置连接时所设置的端点。“槽”连接具有单个“点与多条边或曲线对齐”约束。使用“槽”连接集的图解示例如图10-29所示。

图10-28 “6DOF”连接集

图10-29 “槽”连接集

（11）一般

有一个或两个可配置约束，这些约束和用户定义集中的约束相同。注意：相切、“曲线上的点”和“非平面曲面上的点”不能用于“一般”连接。

2．使用预定义约束集的操作实例

下面介绍一个使用预定义约束集（机构连接集）的操作实例，以让读者通过实例举一反三地掌握这方面的应用方法和步骤等。

（1）新建一个组件文件

1）单击（新建）按钮，打开“新建”对话框。

2）在“类型”选项组中选择“组件”单选按钮，在“子类型”选项组中选择“设计”单选按钮，在“名称”文本框中输入组件名称为“bc_10_jl_m”，清除“使用缺省模板”复选框。然后单击“确定”按钮。

3）弹出“新文件选项”对话框。从“模板”选项组的列表框中选择mmns_asm_ design，单击“确定”按钮。

（2）增加组件模型树显示项目

1）在导航区的（模型树）选项卡中，单击位于模型树上方的（设置）按钮，打开其下拉菜单。

2）在该“设置”下拉菜单中选择“树过滤器”选项，弹出“模型树项目”对话框。接着在“显示”区域下增加选中“特征”复选框和“放置文件夹”复选框。

3）在“模型树项目”对话框中单击“确定”按钮。

（3）装配第1个零件

1）在右工具箱中单击（将元件添加到组件）按钮，或者在菜单栏中选择“插入”→“元件”→“装配”命令，弹出“打开”对话框。

2）通过“打开”对话框查找到BC_10_LJ_1.PRT，该文件位于随书光盘的CH10的LJ文件夹中，单击“打开”按钮。

3）出现“元件放置”操控板。在操控板的约束列表框中选择“缺省”选项。

4）系统提示“状态：完全约束”。在“元件放置”操控板中单击（完成）按钮，在默认位置装配元件，效果如图10-30所示，图中已经将元件内部的基准平面隐藏起来了。

图10-30 装配第一个零件

（4）以“销钉”连接方式装配第2个零件

1）在右工具箱中单击（将元件添加到组件）按钮，或者在菜单栏中选择“插入”→“元件”→“装配”命令，弹出“打开”对话框。

2）通过“打开”对话框查找到BC_10_LJ_2.PRT，该文件位于随书光盘的CH10的LJ文件夹中，单击“打开”按钮。

3）出现“元件放置”操控板，从预定义约束集列表框中选择“销钉”选项。

4）在“元件放置”操控板中单击“放置”选项标签，打开“放置”面板，如图10-31所示，可以看到需要定义“轴对齐”约束和“平移”约束。

图10-31 选择“销钉”选项并打开“放置”面板

5）分别定义“轴对齐”约束和“平移”约束。

“轴对齐”约束：在BC_10_LJ_2.PRT元件中选择A_1轴，在组件中选择BC_10_LJ_ 1.PRT元件的A_1轴。

“平移”约束：在BC_10_LJ_2.PRT元件中选择如图10-32所示的面1，在组件中选择相应的面2，偏移类型选择为偏移，然后输入偏移为1，如图10-33所示。

图10-32 指定“平移”约束参照

图10-33 定义“销钉”约束集

6）在“元件放置”操控板中单击（完成）按钮，以“销钉”连接方式装配第2个零件的组件效果如图10-34所示。

图10-34 以“销钉”连接方式装配第2个零件

（5）以“刚性”连接方式装配第3个零件

1）在右工具箱中单击（将元件添加到组件）按钮，或者在菜单栏中选择“插入”→“元件”→“装配”命令，弹出“打开”对话框。

2）通过“打开”对话框查找到BC_10_LJ_ 3.PRT，该文件位于随书光盘的CH10的LJ文件夹中，单击“打开”按钮。

3）出现“元件放置”操控板，从预定义约束集列表框中选择“刚性”选项，并打开“放置”面板。

4）选择第一个约束选项为“配对”，接着分别选择如图10-35所示的匹配参照面1和匹配参照面2，匹配偏移类型为（重合）。

图10-35 定义“匹配”参照面

5）在“放置”面板中单击“新建约束”选项，从而新建一个约束，并将该新约束类型设置为“配对”，然后分别选择如图10-36所示的匹配参照面3和匹配参照面4，匹配偏移类型也设置为（重合）。

图10-36 定义“匹配”参照面

6）在“放置”面板中单击“新建约束”选项，从而新建一个约束，并将该新约束类型设置为“对齐”，然后选择BC_10_LJ_3.PRT元件的A_1轴，选择组件中BC_10_LJ_2.PRT的A_1轴，如图10-37所示。

图10-37 定义“对齐”约束

7）在“元件放置”操控板中单击（完成）按钮，以“刚性”连接方式装配第3个零件的组件效果如图10-38所示。

图10-38 以“刚性”连接方式装配第3个零件

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