在我們生活當中，很多產品的設計，都是需要計算重心的，如果說沒有計算好，設計出來的產品體驗就不好，比如：電腦旋轉椅子、臺燈、風扇、滑板車、電腦顯示器。

 

拿椅子案例來說，如果重心沒有計算好，當你坐上去的時候，身體稍微前傾或者后仰一點角度，就會摔跤，接下來就是全場的同事看你的笑話，其實你并沒有錯，錯在椅子的設計問題。

 

只要重心設計滿足在產品的合理覆蓋范圍內，大于國標10度斜坡，或者15度斜坡設計值，基本上不會那么容易摔跤，這個是安規設計要求，也是經過不斷測試得出來的安全值。

 

OK，我們接下來先從了解物體重心是什么開始解讀他。

重心是物體所受重力的合力的作用點，物體的重心位置由物體的幾何形狀和物體各部分的質量分布情況來決定。質量分布均勻、形狀規則物體的重心在其幾何中點。一般物體的重心可能在物體的形體之內,也可能在物體的形體之外。

物體的形狀改變，其重心位置可能不變。如一個質量分布均勻的立方體，其重心位于幾何中心，當該立方體變為一長方體后，其重心仍然在其幾何中心，棒的重心在其中間截面的圓心上，三角形的重心位置在三條中線的交點上，圓的重心是圓心。物體的重心相對物體的位置是一定的，它不會隨物體放置的位置改變而改變。

 

以上來自百度知道給的比較好的解釋，也就是說重心就在產品質量的最中心位置，如果形狀不規則，就需要計算，下面會給大家分享CREO軟件的計算方式。

 

了解完重心是什么后，再來了解一下天平杠桿原理。

天平是實驗室中常用的儀器。天平是一種衡器，是衡量物體質量的儀器。它依據杠桿原理制成，在杠桿的兩端各有一小盤，一端放砝碼，另一端放要稱的物體，杠桿中央裝有指針，兩端平衡時，兩端的質量（重量）相等。

 

那么產品設計時，模擬他的重心是否在合理范圍內，就需要找到重心以及天平的杠桿中心，這樣才能計算出，是否在合理設計范圍內。

 

OK，先來看CREO軟件是如何計算重心位置的。

先隨便繪制一個非規格的造型，因為規則的幾何形態重心是很好側出來的。

再用軟件里面的質量屬性進行分析，這個密度可以不輸，因為單個零件不需要，如果是在組件里面計算，那么就要輸不同單件材料的密度，這樣計算出來才精準。

 

計算出來一個XYZ的重心坐標值，根據這個數據創建坐標重心點。

創建坐標系，找到了重心，那么我們根據這個重心點來計算，產品放置在桌面上會不會倒。

很顯然，重心點已經超過了天平支點，產品是無法在桌面上立起來的，更何況要過10度斜坡。

 

那么就需要進行改良設計，方式無非2點：

1是砝碼右移，右邊重量增加，或者左邊重量減少；

2是將天平支點延伸超過重心垂直線。

 

通過以上方式原理，我們來看幾個常規產品的案列如何計算。

 

【案列1】無軸靜置狀態產品重心模擬計算。

來看這個產品圖，立式臺燈，靜止擺設在哪里，正常情況下是不會摔倒。當人為的輕推傾斜10度角度后，是否還是不會倒呢？

 

我們來做一個簡單的示意模擬圖，來看看10度斜坡是如何計算的。

通過上面的方式，先找到重心位置，并且創建重心軸心。

根據10度斜坡模擬計算，當產品傾斜10度時，產品重心垂直線超過了底座天平支點，那么要想通過10度斜坡測試，則需要將天平支點外移，或者底座配重來移動天平砝碼。

 

根據上圖，10度斜坡做了2個角度示意，下面圖就只做一個了，因為根據垂直平行四邊形定律，當四邊形旋轉的時候角度是相等的。

下面我們用最常規的解決方式，加大底盤單邊27.816，來解決10度斜坡問題，因為配重會增加產品重量以及運輸成本，如果說外觀無法接受，則可以選一個折中點。

調整后天平支點超過產品重心，滿足10度斜坡測試需求。

【案列2】單軸旋轉狀態產品重心模擬計算。

這是一個兩處都可以旋轉的臺燈產品，但是屬于單軸，也就是X軸一個方向旋轉的產品。當產品調整角度后，重心會跟隨產品而變化，那么如何計算他能否過10度斜坡呢？

方式還是一樣，先計算重心，然后模擬看一下，是否能夠10度斜坡，圖示狀態是完全滿足的，這是在升起狀態。這是將底座不納入計算的結果。

 

為何不將底座納入計算？

 

通常情況下很多產品都是以純塑膠材料來設計，配重這一塊起不到多大作用，而且我們設計的時候都要做正向估值，也就是實際要大于設計值，當然想非常精準計算也是可以的。

 

接下來我們來旋轉軸心，來看重心位置會跟隨移動到哪里？

來看上圖，旋轉30度后，重心位置前傾下移，此時做了3種重心對比，升起前的位置，下降后的位置，以及底盤不納入計算重心的位置。

 

會發現不將底盤納入質量屬性計算，重心要比納入高而且前傾，所以，在設計計算這個重心的時候可以不納入計算，這樣產品實物做出來更加有保障。

 

如果不將底盤納入重心計算，其實在草繪里面就可以直接模擬旋轉重心的位置，就不需要反復去計算重心位置，增加工作量。

圖示是直接二維草繪模擬，A代表升降最高重心位置，B代表旋轉下降后的重心位置，那么在草繪的時候就可以模擬它的估值，當然也可以用組件調整旋轉角度后，重新計算重心，再進行模擬計算，其實結果相差不多。

產品旋轉30度后，重心已經偏移，此時10度斜坡已經無法通過，要改善解決此問題，還是一樣，調整配重或者天平支點位置。

【案列3】多軸旋轉狀態產品重心模擬計算。

見上圖，除了X軸心方向旋轉，還有Y軸方向旋轉，或者Z軸方向旋轉，那么此時如何去計算旋轉后重心是否滿足10度斜坡呢？

方式還是一樣，先要找到重心，然后計算10度斜坡，先計算出單軸方向的10度斜坡是否OK，然后再來計算另一軸的旋轉重心是否符合，此處做正向大于估值計算，去掉了底盤的屬性計算。

根據重心位置，先用旋轉命令做一個曲面來模擬出10度斜坡所需重心的面積占比，圓圈直徑54.399.

最后通過草繪來模擬頭部重心跟隨Y軸旋轉，當達到20度時，頭部重心占比超出了底盤，也就是天平支點，那么只能旋轉小于20度才能過10度斜坡，大于則無法通過。

 

因為旋轉的部分都是底盤以上的物質重量，那么計算好底盤以上的重心位置既可，除了計算升到最高位置的重心外，還要計算降到最低的重心，需要多次模擬計算。其最主要作用是模擬工作狀態下是否滿足安規要求。

 

解決方式還是一樣，調整配重或者天平支點位置，說白了就是，底盤加大面積來滿足重心所需傾斜的角度。

【結語】

 

1，以上分享的是計算方式，根據此方式要學會舉一反三，根據不同產品，不同場景進行計算，多模擬計算幾次你就明白了。

2，多軸聯動重心模擬計算，適合很多產品，比如；舉重機，坐椅，臺燈，風扇等，不同的產品模擬方式有所區別，比如舉重機，底盤配重就要計算進去，因為占比很大，如果是臺式小風扇，則可以不需要，因為配重占比不大。

3，軟件模擬在組件情況下時，需要輸入正確的產品密度屬性，教程偷了一下懶，不然還要把產品都畫出來，太球累了。