3. 旋转副与滑动副实战
运动副是机构仿真的骨架。在 NX 运动仿真中，旋转副（Revolute Joint）与滑动副（Slider Joint）是最基础、使用频率最高的两类低副：前者约束两个构件只能绕公共轴线相对转动，释放 1 个转动自由度；后者约束两个构件只能沿指定方向相对平移，释放 1 个移动自由度。曲柄滑块机构正是由“旋转副 + 滑动副 + 连杆”组合而成，掌握这两类运动副的创建与驱动设置，是后续所有复杂机构仿真的起点。
一、旋转副的创建与驱动设置
创建旋转副的核心是确定三件事：哪两个连杆参与、旋转轴线在哪里、是否施加驱动。在 NX 中通常按以下顺序操作：
- 进入“运动仿真”应用，新建仿真文件，将装配体中的各零件按运动关系划分为连杆（Links）。例如曲柄、连杆、滑块分别定义为三个连杆，机架可定义为固定连杆或直接以“固定”方式参与约束。
- 选择“旋转副”命令，依次选取第一个连杆（如曲柄）和第二个连杆（如机架/固定连杆）。
- 指定旋转轴：可选择圆柱面轴线、圆孔轴线或直接指定矢量与原点。轴线方向决定了旋转正方向，需与后续驱动函数的正负号约定保持一致。
- 若该旋转副为主动副，勾选“驱动”选项，选择驱动类型并输入驱动参数。
旋转副的驱动通常采用恒定速度驱动或函数驱动。恒定速度驱动只需给定角速度值，例如 360 deg/s，表示曲柄每秒转一圈；函数驱动则通过多项式、简谐函数或 STEP 函数描述角位移随时间的变化。需要注意：NX 中旋转副驱动输入的是角速度（deg/s 或 rad/s），而不是角度，若希望曲柄按 θ = 30t 的规律转动，应输入角速度 30 deg/s。
二、滑动副的约束定义
滑动副用于约束两个连杆只能沿一条直线相对移动。创建时同样先选两个连杆，再指定滑动方向。滑动方向可由棱边、轴线或矢量定义，方向的正负决定了位移的正负。滑动副本身不限制移动范围，若需要模拟行程限制，可在驱动中设置位移函数，或通过“限制”选项设定上下限。
滑动副的驱动输入是线速度（mm/s 或 m/s），也可用函数驱动描述位移规律。在曲柄滑块机构中，滑块通常为从动件，不施加驱动，其运动由曲柄旋转通过连杆传递而来，因此滑动副只需定义约束，不勾选驱动。
三、驱动函数类型
NX 运动仿真支持多种驱动函数，常用的有：
| 函数类型 | 典型表达式 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 多项式 | θ(t) = A + B·t + C·t² | 匀加速、匀减速转动 |
| 简谐 | θ(t) = A·sin(ωt + φ) | 往复摆动、振动机构 |
| STEP 函数 | STEP(x, x0, h0, x1, h1) | 平滑启停、分段运动 |
| 恒定速度 | ω = 常数 | 匀速旋转或匀速平移 |
以曲柄匀速转动为例，若设定转速为 60 r/min，则角速度 ω = 60 × 360 / 60 = 360 deg/s，在旋转副驱动中直接输入 360 即可。若希望曲柄在 0～2 s 内从静止平滑加速到 360 deg/s，可用 STEP 函数：STEP(time, 0, 0, 2, 360)，表示角速度在 2 秒内从 0 线性过渡到 360 deg/s。
四、曲柄滑块机构运动副搭建
曲柄滑块机构由曲柄、连杆、滑块和机架组成，其运动副配置如下：
- 曲柄—机架：旋转副，作为主动副，施加恒定速度或函数驱动。
- 曲柄—连杆：旋转副，从动，不施加驱动。
- 连杆—滑块：旋转副，从动，不施加驱动。
- 滑块—机架：滑动副，从动，不施加驱动，滑动方向沿导轨轴线。
搭建完成后，机构自由度应为 1（由曲柄驱动输入），求解器可正常解算。若自由度不为 1，需检查是否遗漏约束或重复约束。例如，若滑块与机架之间误加了旋转副，会导致过约束，仿真报错。
完成上述配置后，进入求解步骤：设置解算时间为 0～5 s、步数为 100 步，提交求解。求解完成后，可通过“动画”观察曲柄匀速转动、连杆摆动、滑块沿导轨往复移动的完整过程；也可通过“图表”功能绘制滑块位移—时间曲线，验证其是否呈近似简谐规律。若曲线出现突变或机构卡死，应回到运动副定义中检查轴线方向、驱动方向与约束数量是否匹配。
掌握旋转副与滑动副的创建逻辑后，曲柄滑块机构即可在 NX 中完整跑通。后续更复杂的凸轮、齿轮、多连杆机构，本质上都是在这两类基础运动副之上叠加约束与驱动，因此本节的操作细节值得反复练习，直到能够独立完成从连杆划分、运动副定义、驱动设置到求解验证的全过程。