在产品设计过程中，如果涉及到一些运动件的设计开发，并且涉及到多个零件的运动，那么对运动机构进行运动仿真，在产品设计中就显得尤为重要。

在很多人看来，让设计的产品“动”起来，这样的操作很专业，门槛也很高，所以在一些的实际工程经验中，都是运用草图，或者用单一的曲线、曲面来模拟产品的运动路径，来代替产品整个3D 的运动，但是此方法并不能很完整、准确的描述3D 零件在空间中完整的运动关系。

其实，让我们设计的产品“动”起来，在3DE CATIA中，并不复杂，通过一些工程连接定义和运动参数赋予，就可以让我们的产品进行运动仿真，并输出运动过程中的空间路径，零件之前的空间距离，甚至零件的运动速度等参数。有了这些输出结果后，我们就可以校核设计方案的准确性，从而反应到设计中，提高产品研发质量。

• 搭建产品结构

• 零件装配

• 创建工程连接
  

• 创建机械装置展示

• 创建运动方案
  

• 创建干涉探针

• 创建距离探针

• 生成仿真结果

在整个机构运动仿真中，最关键也是最基础的操作是定义零件和零件之间的运动关系，也就是产品自由度的定义。自由度是指物理学当中描述一个物理状态，独立对物理状态结果产生影响的变量的数量。下图是空间中的一个质点的自由度示意图，包括3个方向的移动和3个方向的转动，总共6个自由度，自由度通常用DOF(degree of freedom)表示。

在CATIA 中，通过定义零件与零件之前的工程连接关系来定义自由度，一般常用的有旋转、圆柱、棱形、刚性和固定这几种工程连接。以下这张图可以清楚地看出这几个工程连接定义后的零件自由度。

旋转：旋转DOF=1，只可绕着一个方向进行旋转运动，运动由旋转角度控制。可以简单理解为某一零件需要围绕另一零件进行旋转运动，最简单的例子就是齿轮与齿轮轴的关系。

圆柱：平移DOF=1,旋转DOF=1，可绕一个方向进行旋转和平移运动，运动由旋转角度和平移长度控制。可以理解为某一零件既可以绕着另一零件旋转，也可沿着另一零件的轴进行平移。

一般复杂的运动机构都是通过旋转、圆柱和棱柱等工程连接交替使用而创建了，下面通过飞机起落架的上半部分的实例来进行操作演示。特别建议的是，在进行产品方案设计时，就应该把运动机构的运动方案先简化成线进行表示，同时再把结构搭建好，这样在产品设计时才有据可循，另外在后续进行工程连接关系定义时，运动关系才能不遗漏。(下图中的线框元素即产品运动框架)。

01 首先对飞机头部位置进行空间固定。

02 对多个位置进行旋转工程连接，用相合和接触/偏移约束进行定义，因为此例中并不以旋转角度作为驱动条件，故并不设定角度的受控约束条件。

03 对housing 和 actuator 两个部件进行棱形工程连接定义，并对两个零件进行偏移距离约束，使距离成为整个运动机构的驱动条件，设定为900mm-1222mm范围。

04 创建机械装置展示，并在机械装置管理器中，将长度1设定为驱动条件，同时可以在管理器中看到整个机构的DOF，绿色勾选标志则代表整个机构的工程连接关系定义完整，可以进行运动仿真。

05 现在即可通过调整长度1的参数，让飞机起落架运动起来。

• 分析设计机构的干涉情况，主要是研究各个零件在运动的时候会不会相撞。运动仿真以后，我们可以对其中不合适的零件的尺寸进行修改，为下一步的设计打基础。

• 仿真后可以绘制零件的运动轨迹。也可以是零件上某一点的运动轨迹。当想了解某个零件的运动状态时，可以把轨迹绘制出来，就可以知道零件的运动范围以及运动状态。

• 可以分析机构中零件运动的速度，加速度以及位移，还有作用力，反作用力等等这些情况。能让研发人员更加深刻地知道这个零件的运动状态。

• 可以把运动状态生成视频，方便在设计机构完成以后，把它做成视频和客户进行交流。让客户更直观地看到设计的产品方案。