如何实现连杆上的2D曲线接触仿真-以凸轮压杆机构为例

2D接触可以用于平面中的曲线接触仿真，它结合了线在线上约束类型和碰撞载荷类型的特点，允许用户设置作用在连杆上的两条平面曲线之间的碰撞载荷。定义2D接触时，可以将其设置在连杆上的两条平面曲线之间。2D接触与线在线上约束类似，不同的是线在线上约束定义的对象始终是接触的，不管运动如何变化，定义对象始终不会脱离。

2D接触可以用于凸轮机构的仿真，如果使用线在线上约束定义凸轮机构，滚轮和凸轮之间是没有摩擦力的，这与实际不符，因此，可以滚轮和凸轮之间添加2D接触，并能设置滚轮和凸轮在运动过程中的摩擦。下面以图6.5.1所示的凸轮压杆机构为例，说明定义2D接触的一般操作过程。

图6.5.1 机构模型

Step1.打开装配模型。打开文件D:\ug10.16\work\ch06.05\cam_mech.prt。

Step2.进入运动仿真模块。选择命令，进入运动仿真模块。

Step3.新建运动仿真文件。在“运动导航器”中右击cam_mech节点，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，系统弹出“环境”对话框。

Step4.设置运动环境。在“环境”对话框中的区域选中单选项；取消选中区域中的3个复选框；选中对话框中的复选框；在下方的文本框中采用默认的仿真名称“motion_1”；单击按钮。

Step5.定义固定连杆1。选择下拉菜单命令，系统弹出“连杆”对话框；选取图6.5.1所示的固定杆为连杆1；在下拉列表中选择选项；在区域中选中复选框；在文本框中采用默认的连杆名称“L001”；单击按钮，完成固定连杆1的定义。

Step6.定义连杆2。选取图6.5.1所示的凸轮为连杆2；在下拉列表中选择选项；在区域中取消选中复选框；在文本框中采用默认的连杆名称“L002”；单击按钮，完成连杆2的定义。

Step7.定义连杆3。选取图6.5.1所示的摆动杆和销为连杆3；在下拉列表中选择选项；在区域中取消选中复选框；在文本框中采用默认的连杆名称“L003”；单击按钮，完成连杆3的定义。

Step8.定义连杆4。选取图6.5.1所示的滚轮为连杆4；在下拉列表中选择选项；在区域中取消选中复选框；在文本框中采用默认的连杆名称“L004”；单击按钮，完成连杆4的定义。

Step9.定义连杆2中的旋转副。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；选取图6.5.2所示的连杆2为参考连杆；在“运动副”对话框区域的下拉列表中选择“圆弧中心”选项，在模型中选取图6.5.2所示的圆弧边线为原点参考；在区域的下拉列表中选择选项，在矢量下拉列表中选择选项。

（2）单击“运动副”对话框中的选项卡；在下拉列表中选择选项；在文本框中输入值112。

（3）单击按钮，完成旋转副的创建。

图6.5.2 定义连杆2中的旋转副

Step10.定义连杆3中的旋转副。选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；选取图6.5.3所示的连杆3为参考连杆；在“运动副”对话框区域的下拉列表中选择“圆弧中心”选项，在模型中选取图6.5.3所示的圆弧边线为原点参考；在区域的下拉列表中选择选项，在模型中选取图6.5.3所示的面为矢量参考；单击按钮，完成旋转副的创建。

图6.5.3 定义连杆3中的旋转副

Step11.定义连杆3和连杆4中的旋转副。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“运动副”对话框；在“运动副”对话框选项卡的下拉列表中选择选项；选取图6.5.4所示的连杆3为参考连杆；在“运动副”对话框区域的下拉列表中选择“圆弧中心”选项，在模型中选取图6.5.4所示的圆弧边线为原点参考；在区域的下拉列表中选择选项，在模型中选取图6.5.4所示的曲面为矢量参考。

（2）在“运动副”对话框的区域中选中复选框；单击区域中的按钮，选取图6.5.4所示的连杆4为啮合连杆；在区域的下拉列表中选择“圆弧中心”选项，在模型中选取图6.5.4所示的圆弧边线为原点参考；在区域的下拉列表中选择选项，在模型中选取图6.5.4所示的曲面为矢量参考。(https://www.xing528.com)

（3）单击按钮，完成旋转副的创建。

图6.5.4 定义旋转副

Step12.定义2D接触。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出图6.5.5所示的“2D接触”对话框。

图6.5.5 “2D接触”对话框

（2）定义接触曲线。单击对话框区域中的按钮，选取图6.5.6所示的曲线1为操作曲线；单击对话框区域中的按钮，选取图6.5.6所示的曲线2为基本曲线，如有必要，单击反向按钮，使两曲线的材料侧箭头如图6.5.7所示。

图6.5.6 定义接触曲线

图6.5.7 定义材料侧箭头方向

（3）定义基本参数。单击区域中的选项卡，设置图6.5.5所示的参数。

（4）定义高级参数。单击区域中的选项卡，设置图6.5.8所示的参数。

图6.5.8 定义参数

（5）单击按钮，完成2D接触的定义。

Step13.定义解算方案并求解。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“解算方案”对话框；在下拉列表中选择选项；在下拉列表中选择选项；在文本框中输入值15；在文本框中输入值300；选中对话框中的复选框。

（2）设置重力方向。在“解算方案”对话框区域的矢量下拉列表中选择选项，其他重力参数按系统默认设置值。

（3）单击按钮，完成解算方案的定义。

Step14.定义动画。在“动画控制”工具条中单击“播放”按钮，查看机构运动；单击“导出至电影”按钮，输入名称“cam_mech”，保存动画；单击“完成动画”按钮。

Step15.选择下拉菜单命令，保存模型。