常用机械机构虚拟装配及运动仿真40例——基于SolidWorks2015

ｄｏｉ:１０.１６５７６/ｊ.ｃｎｋｉ.１００７－４４１４.２０１８.０４.００３基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ千斤顶虚拟装配与运动仿真∗赵㊀丹ꎬ张伟华(兰州石化职业技术学院机械工程系ꎬ甘肃兰州㊀７３００６０)摘㊀要:千斤顶虚拟装配的难点在于矩形螺纹的装配ꎮ基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件ꎬ提出几何约束法实现矩形螺纹装配及运动仿真ꎮ仿真结果生动形象ꎬ可以方便用于多媒体教学ꎬ有助于学生对知识的理解ꎬ激发学习兴趣ꎻ也为同类虚拟教学模型的制作提供有效参考ꎮ关键词:ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓꎻ矩形螺纹装配ꎻ几何约束法ꎻ运动仿真中图分类号:ＴＰ３３３㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００７－４４１４(２０１８)０４－０００７－０３ＶｉｒｔｕａｌＡｓｓｅｍｂｌｙａｎｄＭｏｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＪａｃｋＢａｓｅｄｏｎＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓＺＨＡＯ㊀ＤａｎꎬＺＨＡＮＧＷｅｉ－ｈｕａ(ＬａｎｚｈｏｕＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＬａｎｚｈｏｕＧａｎｓｕ㊀７３００６０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｆｔｈｅｊａｃｋｖｉｒｔｕａｌａｓｓｅｍｂｌｙｌｉｅｓｉｎｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｓｑｕａｒｅｔｈｒｅａｄｓ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓｓｏｆｔｗａｒｅꎬａｇｅｏｍｅｔｒｉｃｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｙａｎｄｍｏｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｑｕａｒｅｔｈｒｅａｄ.Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｖｉｖｉｄꎻｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｔｅａｃｈｉｎｇꎬｗｈｉｃｈｃａｎｈｅｌｐｓｔｕｄｅｎｔｓｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｋｎｏｗｌｅｄｇｅａｎｄｓｔｉｍ￣ｕｌａｔｅｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｌｅａｒｎｉｎｇ.Ｉｔａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｓａｕｓｅｆｕｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｖｉｒｔｕａｌｔｅａｃｈｉｎｇｍｏｄｅｌｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓꎻｓｑｕａｒｅｔｈｒｅａｄａｓｓｅｍｂｌｙꎻｇｅｏｍｅｔｒｉｃｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｍｅｔｈｏｄꎻｍｏｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０㊀引㊀言千斤顶[１](如图１)是利用螺旋传动来顶起重物的起重或顶压工具ꎬ常用于汽车修理或机械安装ꎮ转动绞杠ꎬ使螺旋杆在螺套中转动ꎬ螺钉ＧＢ/Ｔ７３－１９８５Ｍ１０ˑ１２将螺套固定在底座上ꎬ螺旋杆的旋转运动转变为上下直线运动ꎬ顶起或降下重物ꎮ螺旋杆头部的球面上装有顶垫ꎬ即可保证顶重物受力向心ꎬ又可确保当螺旋杆旋转时螺旋杆与顶垫球面之间产生摩擦ꎬ不致损伤重物表面ꎮ螺钉ＧＢ/Ｔ７５－１９８５Ｍ８ˑ１２的作用是使顶垫不脱落ꎬ且不影响其灵活转动ꎮＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ[２]软件具有设计功能强大和易学易用的操作特点ꎬ是全球装机量最大㊁最好用的三维机械设计软件ꎬ广泛用于航空航天㊁机车㊁食品㊁机械㊁国防㊁交通㊁模具㊁电子通讯㊁医疗器械等行业ꎮ千斤顶虚拟装配的难点在于矩形螺纹的装配ꎮ让 螺套 和 螺旋杆 的矩形螺纹的牙顶和牙底正确啮合在一起(如图２所示)是完成千斤顶装配的核心问题ꎮ虽然ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件功能强大ꎬ但目前该软件中还没有直接的命令能使两矩形螺纹的牙顶和牙底正确啮合在一起ꎮ虽然王小玲[３]研究了基于Ｉｎｖｅｎｔｏｒ的千斤顶运动仿真ꎬ但对矩形螺纹部分的装配并未做详细阐述ꎮ为此ꎬ笔者提出几何约束法实现矩形螺纹装配及运动仿真ꎮ下面以千斤顶为例ꎬ详细介绍千斤顶各零件的建模㊁虚拟装配及运动仿真过程ꎮ图１㊀千斤顶装配示意图图２矩形螺纹的装配１㊀千斤顶组成零件建模在进行千斤顶的虚拟装配及运动仿真之前ꎬ需对其组成零件进行建模ꎮ如图１所示ꎬ千斤顶共有７个零件组成ꎬ其中２号螺钉和５号螺钉均属于标准件ꎬ可以直接从标准件库调用ꎬ无需建模ꎮ其余两件均需根据零件图进行建模ꎮ顶垫㊁绞杠㊁底座的建模比较简单ꎬ不再赘述ꎮ螺套和螺旋杆上均带有矩形螺纹ꎬ可以用旋转切除命令实现ꎬ这里只需注意螺旋线的起点均设定在下底面即可ꎬ建模结果如图３所示ꎮ２㊀千斤顶虚拟装配零部件装配是工程图生成㊁运动仿真等后续工作的基础ꎬ装配在机械设计中有非常重要的意义ꎮ千斤７机械研究与应用 ２０１８年第４期(第３１卷ꎬ总第１５６期)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀研究与试验∗收稿日期:２０１８－０６－２８基金项目:兰州石化职业技术学院２０１７年教研项目:依托拔尖学生培养将三维ＣＡＤ引入工程制图的探索与实践(编号:ＪＹ２０１７－０９)ꎮ作者简介:赵㊀丹(１９８５－)ꎬ女ꎬ河南永城人ꎬ讲师ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事工程图学方面的教学和科研工作ꎮ顶装配采用自下而上的装配方式ꎬ即零件在装配体中以零部件的形式加入ꎬ在零件之间创建配合可以调整它们在装配体中的方向和位置ꎮ下面详细介绍千斤顶的装配方法和步骤ꎮ步骤１:新建装配体文件㊀单击标准工具栏上的新建 按钮ꎬ选择模板建立新装配体文件ꎮ图３㊀千斤顶组成零件三维模型㊀㊀步骤２:放置第一个零件 底座 ㊀插入到装配体的第一个零件的默认状态是 固定 ꎬ固定的零件不能被移动并且固定于用户插入装配体的地方ꎮ使用 浏览 选择 底座 ꎬ打开后直接单击对话框中的 ɿ 按钮ꎬ使 底座 原点位于装配体坐标原点处ꎬ这意味着底座的参考基准面和装配体的基准面配合在一起了ꎬ 底座 已被完全定位ꎮ步骤３:插入零件 螺套 单击 插入零部件 按钮ꎬ并使用 浏览 选择零件 螺套 ꎮ在屏幕上单击鼠标左键放置它ꎮ单击 配合 按钮ꎬ在 底座 和 螺套 之间创建配合关系ꎮ 底座 和 螺套 建立２个 同轴心 和１个 重合 的配合关系ꎬ结果如图４ꎮ步骤４:插入零件 螺旋杆 单击 插入零部件按钮ꎬ并使用 浏览 选择零件 螺旋杆 ꎮ在屏幕上单击鼠标左键放置它ꎮ首先ꎬ单击 配合 按钮ꎬ在 螺旋杆 和 底座 之间创建１个 同轴心 ꎬ和 螺套 之间创建１个 重合 的配合关系ꎮ此时打开 剖面视图 ꎬ发现 螺套 和 螺旋杆 的矩形螺纹的啮合出现了严重的干涉ꎬ如图５所示ꎮ图４㊀插入零件 螺套 ㊀㊀㊀图５㊀矩形螺纹干涉㊀㊀在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件中ꎬ并没有直接的命令能完成矩形螺纹之间的配合ꎮ因此为了实现矩形螺纹的装配ꎬ必须添加多余几何约束来完成ꎬ下面详细介绍矩形螺纹的装配过程ꎮ在 螺套 和 螺旋杆 建模时ꎬ已经说明螺旋线的起点均设定在两零件的下底面ꎮ首先要查看ꎬ螺旋线的起始位置位于零件的哪个基准面上ꎮ在装配体中ꎬ单击 螺旋杆 ꎬ在弹出的 快捷工具 中ꎬ选择 打开零件 ꎮ打开 螺旋杆 零件后ꎬ在左侧 设计树 中ꎬ单击 螺旋线/涡状线１ ꎬ使其显示ꎬ如图６所示ꎮ将鼠标放置于基准面处ꎬ查看螺旋线起始位置位于哪个基准面上ꎮ经查看ꎬ螺旋线的起始位置位于 螺旋杆 的 前视基准面 上ꎮ关闭 螺旋杆 零件图ꎮ同样办法可查得 螺套 中螺旋线的起始位置也位于 螺套 的 前视基准面 上ꎮ其次ꎬ打开剖面视图ꎬ测量一下 螺套 和 螺旋杆 下底面之间的距离ꎮ如图７ꎬ垂直距离为５８ｍｍꎮ因为矩形螺纹的螺距为８ｍｍꎬ公式５８＝８ˑ７＋２ꎬ说明 螺旋杆 旋转７圈后还差２ｍｍꎮ１圈是３６０ʎꎬ这里２ｍｍ意味着 螺旋杆 只转了９０ʎꎮ图６㊀显示螺旋线㊀㊀㊀图７㊀ 螺套 和 螺旋杆 下底面之间的距离㊀㊀最后ꎬ在 螺套 和 螺旋杆 之间添加几何约束ꎮ 螺旋杆 的 前视基准面 和 螺套 的 前视基准面 角度为９０ʎꎬ不合适就反转配合即可达到图２所示效果ꎮ步骤５:插入零件 绞杠 ㊀单击 插入零部件 按钮ꎬ并使用 浏览 选择零件 绞杠 ꎮ在屏幕上单击鼠标左键放置它ꎮ单击 配合 按钮ꎬ在 绞杠 和 螺旋杆 之间创建 同轴心 配合关系ꎬ在 绞杠 的右视基准面和 螺旋杆 的右视基准面之间创建 重合 配合关系ꎮ步骤６:插入零件 顶垫 顶垫 和 螺旋杆 建立１个 同轴心 和１个 平行 的配合关系ꎮ为了便于出工程图ꎬ在 顶垫 的前视基准面和 螺旋杆 的前视基准面之间建立 重合 约束ꎮ步骤７:插入标准件螺钉㊀单击窗口右侧 设计库 按钮ꎬ打开标准件库ꎬ从中国国家标准里找到ｓｃｒｅｗｓ 中的紧定螺钉ꎬ找到 开槽平端紧定螺钉ＧＢ/Ｔ７３－１９８５ ꎬ选中并拖放到窗口中ꎬ编辑左侧对话框中尺寸ꎬ单击 完成 ꎮ 螺钉５ 和 底座 之间建立１个 同轴心 和１个 距离 的配合关系ꎮ同理添加 螺钉２ ꎬ 螺钉２ 和 顶垫 建立 同轴心 的配合ꎬ和 螺旋杆 之间建立相切的配合ꎮ８ 研究与试验㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第４期(第３１卷ꎬ总第１５６期) 机械研究与应用至此ꎬ千斤顶虚拟装配完成ꎬ所有配合关系及装配结果如图８所示ꎮ图８㊀千斤顶装配结果３㊀千斤顶干涉检查为了验证千斤顶零部件之间是否能够正确配合㊁装配ꎬ提高实地产品装配的效率ꎬ降低生产成本ꎬＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件的干涉检查功能ꎮ干涉检查对复杂的装配体非常有用ꎬ因为在这些装配体中ꎬ通过视觉检查零部件之间是否有干涉非常困难ꎮ干涉检查可以识别零部件之间的干涉ꎬ并帮助检查和评估这些干涉ꎮ可以在产品设计阶段及早发现问题ꎬ为设计人员赢得更多时间执行代价较少的修复ꎮ千斤顶干涉检查步骤如下:打开千斤顶装配体后ꎬ单击 评估 工具栏上的 干涉检查 按钮ꎬ在左侧对话框的 选项 下勾选 生成扣件文件夹 ꎬ单击 计算 即可完成千斤顶的干涉检查ꎮ检查结果如图９所示ꎬ除了扣件有干涉以外ꎬ其余干涉的大小为０.０２ｍｍ３ꎬ存在于 螺套 和 螺旋杆 之间矩形螺纹部分ꎬ螺旋曲面面计算误差是０.０２ｍｍ３可以忽略ꎮ干涉结果表明千斤顶各零部件之间装配合理ꎬ正确ꎮ图９㊀千斤顶干涉检查结果４㊀千斤顶螺旋运动仿真千斤顶螺旋运动仿真是生成以下动画效果ꎬ转动绞杠 ꎬ使 螺旋杆 在 螺套 中转动ꎬ 螺钉ＧＢ/Ｔ７３－１９８５Ｍ１０ˑ１２ 将 螺套 固定在 底座 上ꎬ 螺旋杆 的旋转运动转变为上下直线运动ꎬ顶起或降下重物ꎮ千斤顶的螺旋运动仿真分３个步骤进行ꎮ步骤１:螺旋运动仿真之前ꎬ需压缩图８中矩形框选的 螺旋杆 在装配体中的３个配合关系ꎬ即: 螺旋杆 和 底座 的 同心 配合㊁ 螺旋杆 和 底座 的 重合 配合㊁ 螺旋杆 的 前视基准面 和 螺套 的 前视基准面 之间 角度 配合ꎬ因为这３个配合限制了 螺旋杆 的螺旋运动ꎮ步骤２:在 螺旋杆 和 底座 之间添加螺旋配合ꎮ点击 机械配合 下的 螺旋配合 ꎬ设置每圈８ｍｍꎮ为使螺旋运动有个界限ꎬ需在 螺旋杆 大圆柱下底面和 底座 上表面之间添加高级配合中的 距离 配合ꎮ点击 高级配合 下的 距离配合 ꎬ设置最小距离为０ｍｍꎬ最大距离为１００ｍｍꎬ当前距离为０ｍｍꎮ步骤３:在装配体中添加的 螺旋杆 大圆柱下底面和 底座 上表面之间添加的 距离 配合属于静态配合ꎬ需先压缩掉ꎮ单击装配体工具栏上的 新建运动算例 按钮ꎬ新建一个运动算例ꎮ将拖动时间栏到时间线４ｓ处ꎬ选择左侧设计树中 螺旋杆 大圆柱下底面和 底座 上表面之间的 距离 配合ꎬ展开ꎬ双击 距离 ꎬ修改距离为１００ｍｍꎻ拖动时间栏到时间线６ｓ处ꎬ修改距离为１００ｍｍꎻ拖动时间栏到时间线１０ｓ处ꎬ修改距离为０ｍｍꎮ设定完之后ꎬ单击运动算例界面工具栏上 计算 按钮ꎬ重新每个时间节点处的距离ꎮ而后单击运动算例界面工具栏上 播放 按钮播放动画ꎮ单击 保存动画 ꎬ将动画保存为 ＡＶＩ 格式的文件ꎮ动画展示ꎬ千斤顶的螺旋运动轨迹如图１０所示ꎬ时间从０ｓ变化４ｓ时ꎬ 螺旋杆 和 底座 之间的距离由０ｍｍ变化到１００ｍｍꎻ停顿２ｓ后ꎬ时间从６ｓ变化１０ｓ时ꎬ 螺旋杆 和 底座 之间的距离由１００ｍｍ变化到０ｍｍꎮ图１０㊀千斤顶的螺旋运动轨迹５㊀结㊀语基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件ꎬ提出 几何约束法 完成千斤顶矩形螺纹装配及运动仿真ꎮ该方法简单有效ꎬ能很好地实现矩形螺纹的装配ꎮ仿真结果生动形象ꎬ为教师制作出精美的虚拟教学模型以及ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件学习者提供有效参考ꎮ参考文献:[１]㊀王丹虹.现代工程制图习题集[Ｍ].北京:高等教育出版社ꎬ２０１６.[２]㊀陈超祥.ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ零件与装配体教程[Ｍ].北京:机械工业出版社ꎬ２０１７.[３]㊀王小玲.基于ＡｕｔｏｄｅｓｋＩｎｖｅｎｔｏｒ的千斤顶虚拟装配技术研究[Ｊ].煤矿机械ꎬ２０１０ꎬ３１(２):１９４－１９６.９ 机械研究与应用 ２０１８年第４期(第３１卷ꎬ总第１５６期)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀研究与试验。

摘要虚拟装配技术可帮助产品摆脱对于试制物理样机并装配物理样机的过度依赖，有效地提高产品装配建模的质量与速度，有助于降低产品开发成本，缩短产品开发周期。

利用虚拟装配技术对数控试验台进行虚拟装配，首先通过在SolidWorks软件平台上对设计好2D图纸数控试验台工作台、底座、调整板、轴承支座等零部件进行3D建模，然后在计算机三维软件solidworks上对已经建立的产品零件按照产品的装配关系完成各部件的三维装配模型，在装配的过程中同时进行干涉检查，利用应用软件提供的功能进行装配零件之间的静态干涉检查，一旦发现有设计不合理之处及时调整并修改设计图纸，保证在虚拟环境下的装配精确性和合理性，从而可缩短产品制造与装配生产过程的时间，降低产品的装配成本，提高设计质量。

关键词：虚拟装配；装配路线；静态干涉；干涉检查； 3D建模AbstractVirtual assembly technology products can help get rid of the physical prototype and assembly for the trial of over-reliance on physical prototypes, effectively improve product quality and speed of assembly modeling, help to reduce product development costs, shorten product development cycles. Then the computer on the three-dimensional software solidworks product components in accordance with the established relationship between the product to complete the assembly assembly model three-dimensional parts In the process of assembling the same time interference check of application software functions provided by the static interference between the assembly parts inspection, if found unreasonable to adjust the design and modify the design drawing．In a virtual environment to ensure accuracy and rationality of the assembly, thus shortening the production process of product manufacturing and assembly time, reduce product assembly costs and improve design quality. NC virtual assembly technology test bed for virtual assembly, first through the SolidWorks software platform to design a good test bed CNC 2D drawing table, base, adjust the plate, bearing supports and other components for 3D modeling．Key—words：Virtual Assembly；Path Planning；Static Interference；Interference Check；3D Modeling目录1 绪论11.1 研究背景11.2 课题目的和意义31.2.1 虚拟装配技术的主要功能 (3)1.2.2 虚拟装配的研究内容 (4)1.3 国内外的研究现状51.3.1 国内的研究现状 (5)1.3.2 国外的研究现状 (6)2 虚拟装配建模82.1 左轴承支座的建模82.1.1 创建左轴承支座主体 (8)2.1.2 加工凸台 (9)2.1.3 拉伸切除底部孔 (11)2.1.4 添加圆角 (12)2.1.5 拉伸切除 (12)2.2 底座的建模142.2.1 创建底座主体 (14)2.2.2 完成侧边创建 (16)2.3 轴承的三维建模182.3.1 角接触球轴承的特点及用途 (18)2.3.2 生成轴承7205内外圈 (19)2.3.4 球体的生成 (21)2.3.5 为轴承内外圈指定材质 (23)2.3.6 更新装配体 (24)2.3.7 零件整体尺寸的检查 (24)3 装配公差分析263.1 尺寸链计算263.2 极值法分析装配性能273.2.1 左轴承支座与角接触球轴承7205的公差分析 (28)3.2.4 左轴承支座与法兰盘的公差配合分析 (29)4 数控试验台虚拟装配过程314.1 数控机床试验台总体机构314.2 数控试验台装置装配特点314.3装配过程324.4 装配体干涉检查374.4.1 干涉检查 (38)4.4.2 干涉模型的修改 (39)5 爆炸图制作41总结与展望45参考文献46致谢471 绪论1.1 研究背景当今社会，市场要求企业不断缩短新产品从概念设计到产品投放市场的时间(Time．to．market)，企业不断将各种先进的设计制造手段应用于产品开发制造。

欢迎访问Freekaoyan论文站基于SolidWorks的减速器设计及虚拟装配欢迎访问Freekaoyan论文站随着计算机软硬件技术的发展，机械零件的计算机辅助设计和加工技术也发生了很大的变化。

然而，在装配环节上，人工操作历来都作为一个生产要素出现，依赖于人的技巧和判断能力来进行复杂的操作，具有很强的智能性和复杂性，因而在设计技术、加工技术快速发展的今天，装配工艺成为薄弱环节，成为先进制造技术发展的瓶颈；同时以往的装配过程被局限在"设计——制造(装配)——评价"和"实物验证"的封闭时空模式中，装配关系的滞后检验，带来成本的巨大浪费，同时也不符合快速反映市场的需要。

虚拟装配是新兴的虚拟产品开发研究的重要内容。

采用虚拟装配技术可在设计阶段验证零件之间的配合和可装配性，保证设计的正确性旧。

随着社会的发展，虚拟制造成为制造业发展的重要方向之一，而虚拟装配技术作为虚拟制造的核心技术之一也越来越引人注目虚拟装配的实现有助于对产品零部件进行虚拟分析和虚拟设计，有助于解决零部件从设计到生产出现的技术问题，以达到缩短产品开发周期、降低生产成本及优化产品性能等目的问。

在许多世界级大企业中被广泛应用的计算机辅助三维设计(CAD)的高端主流软件>"/companysearch.aspx?id=215"target="_blank" class="text">SolidWorks的装配模块就采用了虚拟装配技术，即便是在产品设计的初期阶段，所产生的最初模型也可放入虚拟环境进行实验，可在虚拟环境中创建产品模型，使产品的外表、形状和功能得到模拟，而且有关产品的人机交互性能也能得到测试和校验，产品的缺陷和问题在设计阶段就能被及时发现并加以解决。

本文是对直齿轮传动减速器应用>"/companysearch.aspx?id=215"target="_blank" class="text">SolidWorks三维设计软件进行参数化设计和虚拟装配设计工作的介绍。

为了更好地实现实验目的，提高实验效率，作者以机构运动方案设计实验的要求、实验原理、方法为蓝本，用计算机虚拟实验技术，模拟仿真该实验的全过程，设计了一个机构运动方案设计虚拟实验系统.应用该系统，学生在实验前在计算机上对自己所设计方案的可行性、正确性进行可视化验证，然后再进行实际的拼接，提高了实验效率.1 虚拟实验系统的功能1)必须具备齐全的模型、而且尽量接近实物，这样才能对实验进行真实的模拟.2)灵活性强，零件的参数能根据需要随时进行调整，实现尺寸驱动功能，即改变其中一个零件的参数后，只需要重建模型，其它零件的相应点的位置会跟着发生改变，零件之间依然保持相应的联结关系，而不需重新进行装配.3)对于机构运动的模拟仿真功能.4)具有运动特性分析和动力特性分析的功能.5)具有实验指导功能.系统的结构流程图如图1所示.图1 系统的结构流程图2系统开发方法虚拟实验系统选用的平台是三维设计软件系统SolidWorks。

SolidWorks它是基于Windows 的全参数化特征造型软件，可十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图，以参数化和特征建模的技术为核心，为设计人员提供了良好的设计环境，还可以方便地对SolidWorks进行二次开发.用户二次开发的应用程序，可直接挂在SolidWorks的菜单下，形成统一的界面.一般而言，开发人员首先需要在SolidWorks的界面上添加自己的菜单项，以此作为激活用户程序的接口，完成与用户的数据交换。

SolidWorks的API(Application Programming Interface应用编程接口)提供了两种接口方式:有OLE Automation的Idispatch和作为Windows基础的COM(Component Object model).Idispatch 的方法可用于VB、VBA或VC的开发环境，常作为快速开发的手段.本文开发的实验系统所使用的程序就是采用的Idispatch接口方法，用VC++6.0编写的.在程序编好后，编译即可形成DLL文件.不同的操作系统需要用不同的设置:Windows95/98采用"MBCS";WindowsNT/2000采用"Unicode";生成需要的3dll文件后，就可以使用SolidWorks 的"文件/打开"菜单，在过滤器中选择"AddIns(3.dll)"，加载自己的DLL.若该DLL在注册表中注册成功，还可使用"工具/插件"菜单进行一次性加载，以后启动SolidWorks，就可自动加载该DLL，无须再进行加载操作，十分方便.3系统功能的实现3.1实验装配零件库的建立为了满足模型齐全的要求，笔者选用SolidWorks2001进行零件的三维造型，并把所有实验室内要用到的零件做成了一个零件库.通过对SolidWorks进行设置，可以使自己创建的零件库像工具条一样陈列在SolidWorks主窗口中.具体方法是:通过选择SolidWorks主菜单中的工具选项选择文件位置，将文件夹显示为调色板零件，再选"添加"，选中自己的零件库文件夹的存放位置.要使用这个零件库，只需要打开它就可以了.方法是，启动SolidWorks后，在工具下选择FeaturePalette，随后便有一个小窗口被打开，选中用户添加的文件夹，就会有一个新的窗口打开，创建的零件库内所有零件都以图标的形式陈列在窗口内，就好象在真实实验里看到的摆放在实验室里的零件一样.但使用起来比在真实实验室里方便多了，你只需要移动滑动条，就可以找到所需要的零件.3.2机构运动设计方案的确定在拟订方案之前，首先可以从过去成功的设计案例中进行检索，看是否有与设计要求类似的设计案例.如果有，则以这个案例为模板，并对其作适当的修改，以满足当前的设计要求.这样做即可以保证设计要求，还可提高设计效率.如果没有类似的设计案例，则利用所掌握的专业知识和经验进行新的设计.机构运动方案的设计具体由以下几个步骤组成:1)输入设计要求(包括输入输出间的函数关系和工艺动作要求等等)以及外部的各种约束条件.2)将设计要求及外部条件分解成各个基本动作、基本运动及其约束条件3)初步选定能完成设计要求的基本机构或已有案例.4)将初步选定的基本机构进行组合，得到多种可能的设计方案.5)对各种方案进行初步的尺度综合.6)对各种方案的机构进行性能分析(包括运动和动力性能分析).7)对各种方案进行评价和排序，以选出最满意的方案.8)如果所有方案均不满意，则重新进行机构选型及组合、尺度综合及性能分析、方案评价及排序等工作.其中对方案的机构性能分析可以通过所设计的虚拟实验系统来完成.学生要做的就是先按以上步骤初步确定设计方案，画出机构运动简图，然后利用虚拟实验系统进行虚拟装配，给出初始输入条件，让系统进行分析计算，学生根据分析计算结果对设计方案优劣作出判断，如果满意，则根据确定的方案进行实际的拼接，如果不满意，则对机构进行构型演化，再装配，再分析，直至得出满意方案.3.3虚拟装配在虚拟装配之前在磁盘上新建一个文件夹，用以存放选择的零件和最后形成的装配体.首先选出装配所需要的零件，从零件库拖出相应零件的图标，系统就会打开相应零件的编辑窗口，选择另存为，把这个零件存放到新建的文件夹中.注意不要改变没有保存的编辑窗口中零件的各项参数，因为放在这个零件库中的零件是一个参考模板文件，它的参数一旦发生改变，所有以它为参考模板文件生成的文件中的相应参数都会发生改变，所以在拖出图标后，一定要将其另存到自己的文件夹中.即可以在装配之前选好所要用的零件，也可在装配时随取，一般只需要选好几类零件就可以了.SolidWorks是基于Windows操作系统的，使用起来完全和Windows 一样，可以利用复制、粘贴的形式在装配体窗口内生成同样类型的多个零件.如果是初始装配，则需打开一个新的装配体文件，将选好的零件插入到这个装配体文件中，在零件之间添加相应的装配配合关系就可以了.各构件之间的装配关系和其运动副关系是这样定义的:若是转动副，则在两零件连接处添加端面贴合和同轴心关系;若是移动副，则在两零件接触处添加平面贴合关系.对于机架和导轨等固定不动的构件通过右击SolidWorks特征管理树(Feature manager)中相应零件的实体名，在弹出的菜单内选择固定来实现.由于是虚拟装配，自然比真实装配轻松得多.因为SolidWorks可以实现尺寸驱动，所以改变装配完的机构中构件的某些参数，如杆长，机架的位置后，只需要对装配体机构进行重建模型，其它零件的相应位置会根据配合关系跟着改变，而不需要拆卸后重新装配.图2所示为运用此系统装配好的四杆机构，并且已在SolidWorks界面上加载了自己的菜单，准备进行运动仿真.3.4对机构运动的干涉检查在装配体形成后，首先要对其进行初步的干涉检查.可以使用SolidWorks自带的干涉检查功能.如果觉得不够直观的话，则可以用拖动其中某个构件的方法，观察各个构件的运动情况，直观地看它们的运动是否会发生干涉.进一步的干涉检查，可以在运动的仿真过程中.选择编程加载的菜单下运动仿真项，对装配搭建的机构进行运动仿真.在仿真过程中可以观察到是否发生干涉，如果发生干涉，两个零件将有重叠的部分，这就需要对机构中的参数进行调整.3.5机构运动的仿真机构的动态仿真的实现相当于在每一运动时刻，将各个构件根据约束摆放到空间的指定位置上.构件的初始位置在装配体装配好以后就确定了，其中机架位置的坐标值用户是可以自己设定的，而构件在运动当中的各个数据是由外部机构分析程序提供.因此，这种机构三维仿真方法不受机构的复杂性和自由度所限制.给出不同的输入，外部分析程低碳马氏体在热作模具中的应用/mjsj/133.htmlCr13模具钢开裂焊接工艺与Cr13模具钢磨损焊接工艺/zyzs/218.html 电热水器选择五要点与如何选购安全的灯具/zyzs/226.html序会提供不同的运动数据分析结果，使机构得以实现不同的运动.运动数据分析结果被存储在数据库中以便需要时进行调用.3.6机构运动特性分析和动力学特性分析运动仿真之后，还需要对机构进行运动特性和动力学特性分析.从而判断出所设计出的机构的优劣.方法是输出特征点的位置、速度、加速度、和力分析曲线.具体实现是通过VC编程绘制曲线图，从数据库中取出保存好的绘图所用的数据.如果所设计的方案未打到设计要求，就需要修改设计方案，进行机构构型的演化.演化的方法主要有运动副变换、加杆组、运动倒置、加自由度、运动等效变换，不断对方案进行修改，然后装配，进行运动学特性和力学特性分析，直到形成最满意的方案.3.7实验指导功能实验指导主要是在修改设计方案时，系统提供帮助信息，告诉以通过那些方法来优化机构，在学生选好一种方法后，系统会给出方法的原理，帮助使用者快速地修改方案引言混凝土搅拌机是使混凝土配合料均匀拌和而制备混凝土的专用机械，是现代化建设施工中不可缺少的机械设备。

毕业设计任务书1．设计的主要任务及目标（1）通过使用solidworks软件的机械系统虚拟设计和运动仿真的基本方法，综合运用solidworks的参数化、变量化建模技术以及自上向下的设计思路，完成爬行机器人爬行机构各个零件的虚拟建模并形成装配体，最后进行简单的动画演示。

（2）对运动机构进行仿真分析。

2．设计的基本要求和内容（1）参考资料设计爬行机器人的爬行机构。

（2）使用solidworks软件对爬行机构各个零件实体建模。

（3）使用solidworks软件插入爬行机构的零部件组装成装配体。

（4）对装配体进行动画设计。

（5）对装配体进行仿真分析。

3．主要参考文献[1]刁彦飞.仿蜘蛛爬行机构设计探索[J].《应用科技》.2004年03期[2]倪宁.四足仿生爬行机器人研制[D].南京航空航天大学.2011.12[3]郗向儒.基于SolidWorks的运动仿真研究[D].西安理工大学。

2004.5[4]蒋宗礼,赵钦,肖华,王蕊 .高性能并行爬行器[D].北京工业大学.2006.124．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1 确定具体选题,开题报告2014.3.01~2014.3.072 收集掌握相关资料2014.3.08~2014.4.203 通过solidworks完成爬行机构的设计2014.4.21~2014.5.214 编写并完善论文2014.5.22~2014.6.015 准备并答辩2014.6.2~2014.6.20基于Solidworks 爬行机器人爬行机构的模型建立及运动仿真摘要：爬行机器人是一种基于仿生学原理研制开发的新型足式机器人。

它采用类拟生物的爬行机构进行运动,自动化程度高，具有丰富的动力学特性。

此外，爬行机器人相比其它机器人具有更多的优点：它可以较易地跨过比较大的障碍（如沟、坎等），对凹凸不平的地形的适应能力更强；因此，爬行机器人的研究已成为机器人学中一个引人注目的研究领域。

本次设计通过使用solidworks软件的机械系统虚拟设计和运动仿真的基本方法，综合运用solidworks的参数化、变量化建模技术以及自上向下的设计思路，完成爬行机器人爬行机构各个零件的虚拟建模并形成装配体，最后进行简单的动画演示。

基于SolidWorks的挖掘机工作装置虚拟设计借助三维设计软件SolidWorks进行挖掘机工作装置的虚拟设计，不仅可以真实地反映挖掘机工作装置的几何形状，还能反映各部件的空间位置，有效地检测工作装置各部件之间是否发生千涉与碰撞，通过运动力学分析，检验工作装置作业过程的合理性和正确性。

虚拟产品开发技术用计算机模拟整个产品的开发过程，在计算机中进行产品设计、分析、加工等过程，这样不仅省去了制造样机进行反复实验、修改等环节，同时也大大缩短了产品的开发周期，降低了产品成本，而且为今后新产品的开发创新建立了基础模型。

1、虚拟设计技术虚拟设计是一种新兴的多学科研究成果交叉技术。

它是以计算机辅助设计为基础，将产品从概念设计到投入使用的全过程在计算机上构造的虚拟环境中虚拟地实现，代表了一种全新的制造体系和模式。

它涉及多方面的学科研究成果与专业技术，通过以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象，产品设计过程中可以实现更自然的人机交互。

同时利用这项技术能够更好地把握新产品开发周期的全过程，也可以大大减少实物模型和样机的制造。

所以，这项技术对缩短产品开发周期、节省制造成本有着重要的意义。

2、SolidWorks软件美国SolidWorks公司开发的基于SolidWorks操作系统的三维设计软件SolidWorks是集设计、运动校核及有限元分析于一体的强大的应用软件，其建模速度快、直观，并且能充分显示出各部件运动中相互之间的协调关系。

该软件集成了多个专业功能，如结构分析Cosmos/ Works,数控加工CAMworks、运动分析MotianWorks等，是一个交互式CAD/CAM/CAE系统。

SolidWorks软件的基本设计思路为"实体造型-虚拟装配-二维图纸"。

三维实体建模使设计过程形象而且直观;虚拟装配可以实现设计过程的随时校验，从而避免可能造成的直接经济损失;二维图纸的自动绘制也满足了实际生产的需求，从而完全满足机械设计企业的设计生产要求。

基于Solidworks减速器的模拟仿真，装配和仿真3.2减速器的装配过程：3.2.1底座和从动轴的配合：（1）单击新建工具选择"装配体"模板，单击确定；(2)单击"插入零部件"属性管理器中的"浏览"按钮，在"打开"对话框中选择"底座"文件；（3）将鼠标指针放到图形区域的任意处，单击左键调出减速器底座，默认此特征为固定；（4）单击装配体工具栏的"插入零部件工具"，选择菜单栏中的"插入"-"零部件"-"现有零部件/装配体"命令，调入"从动轴"，单击左键使其固定；（5）选择面1和面2，打击"配合"工具，显示配合管理器，在"标准配合"中选择"同心轴"，并单击"反向对齐"按钮，如图29所示；（6）单击插入零部件工具调入"直齿轮"并选择配合工具，步骤与（5）相同的配合关系；（7）继续对直齿轮和从动轴配合，选择键槽平面，选择"平行"配合，反向对齐如图30所示完成直齿轮与从动轴的配合；（8）在图形区域中选择直齿轮和底座进行配合，在"标准配合"中选择"距离"为10mm，勾选"反转尺寸"复选框，并单击"反向对齐"如图31所示；完成直齿轮与底座的配合；（9）调入"齿轮轴"到图形区域中，选择齿轮轴与底座另一面，单击配合，选择"同心轴"与"反向对齐"图29从动轴与底座的配合图30 （a）图30（b）图30（c）图30（d）图30 直齿轮与从动州的配合（10）选择所示平面继续配合，在"标准配合"中选择"距离"为8mm，并反向对齐，如图32所示；（11）保存取名"装配体"，调入"减速器盖文件"选择如图所示面进行配合步骤同上（12）由此完成所有零件的装配工作。

基于Solidworks的平面铰链四杆机构的运动仿真分析李雅昔;李晓莉【摘要】为对平面四杆机构进行运动规律分析，采用图解法和仿真运动分析法分析平面四杆机构的运动规律，通过Solidworks快速建立连杆机构的虚拟样机，利用Motion插件进行运动仿真，可获得连杆的速度，角速度等运动参数。

研究结果表明，图解法和仿真运动分析法分析结果高度一致，使用Solidworks的Motion功能可大大提高设计效率。

%To analyse the motion laws of planefour bar mechanism, the graphical method and simulation method are used to ana-lyze its motion laws and its virtual prototype is quickly built by Solidworks in this paper and then, its motion simulation is made by use of motion plug-in unit to obtain the motion parameters of the bar velocity and its angular velocity. Results obtained by the use of the graphical method and simulation method are similar. Solidworks Motion function can be used to improve the design efficiency greatly.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】2页(P135-136)【关键词】平面四杆机构;Solidworks Motion;运动仿真【作者】李雅昔;李晓莉【作者单位】商洛职业技术学院，陕西商洛726000; 西北农林科技大学机电学院，陕西杨凌712100;长安大学信息工程学院，陕西西安710064【正文语种】中文【中图分类】TP391.9铰链四杆机构[1]的主要优点是能够实现多种运动规律及运动轨迹[2]的要求，而且结构简单、容易制造、工作可靠，因此在传动系统中得到广泛的使用。

基于SolidWorks的压捆机六杆式压缩机构运动仿真曾德惠【摘要】以压捆机六杆式压缩机构为研究对象,利用SolidWorks软件建立了六杆机构零件与装配体的三维模型,通过Motion插件对压缩机构的主要构件活塞进行了运动仿真,获得了活塞的速度、加速度、位移以及活塞铰接点作用力的变化规律,为压缩机构的结构设计和工程应用提供了理论依据,缩短了设计周期,提高了设计效率.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2013(035)001【总页数】4页(P201-203,208)【关键词】压捆机;六杆式压缩机构;运动仿真;SolidWorks/Motion【作者】曾德惠【作者单位】湖北民族学院,湖北恩施 445000【正文语种】中文【中图分类】TH113.2;TP391.9;S225.80 引言无论是设计新机械、还是利用现有机械或是作反求设计，对机构进行运动分析都是十分重要的。

现代机械产品设计已逐步进入三维设计时代，众多优秀的三维CAD 软件中，SolidWorks由于操作简单，使用方便，功能强大，得到了广泛应用。

而Motion是一个与SolidWorks无缝集成的全功能运动仿真软件，内嵌ADAMS 解算器，操作简单，可以对复杂机械系统或机构进行模拟装配、干涉分析、机械运动仿真，跟踪零件的运动轨迹，分析零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等，并将结果以动画、图形、表格等多种形式输出[1]，以此来验证机构设计的合理性，指导修改零件的结构设计。

1870年，美国人Dederic研制出了人类历史上第一台机械式固定牧草压捆机。

压捆机解决了牧草收获中由于本身疏散造成收集、处理、贮存及运输困难的问题，已发展成为牧草收获的最重要、最普及的机械[2-3]。

其中，压缩机构是压捆机直接进行压缩工作的运动部件，压缩机构的设计很大程度决定了压捆机的性能以及最终产品的成捆密度[4，5]。

压捆机设计时必须对压缩机构的运动和受力状态进行分析和计算。

基于SolidWorks的六自由度液压平台运动仿真
杨达毅;陈丽敏
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2008(36)9
【摘要】运用虚拟样机技术在SolidWorks软件平台上构建液压六自由度运动模拟器模型,按照机构的结构几何尺寸,创建零件并进行虚拟样机装配.直接在运动仿真模块COSMOS Motion中通过设定原动件运动参数进行运动仿真,并分析其运动空间、运动状态、检查零件之间的干涉等.结果表明,利用SolidWorks软件可以对并联机构的虚拟样机三维实体建模和运动特性分析,验证机构设计的合理性,为并联机构的实际样机的试制奠定了基础.
【总页数】4页(P127-129,150)
【作者】杨达毅;陈丽敏
【作者单位】长春工程学院机电学院,吉林长春,130012;长春职业技术学院机械分院,吉林长春,130022
【正文语种】中文
【中图分类】TH137
【相关文献】
1.基于Solidworks的液压支架运动仿真及优化设计 [J], 司炎飞;王守信;李亮;龚桂良
2.基于UG的六自由度平台机构运动仿真 [J], 苏力刚;韩寿松;刘相波
3.基于 SolidWorks Motion 的六自由度平台运动仿真 [J], 张铭;贺乃宝;宋伟
4.液压支架在Solidworks平台上的运动仿真分析 [J], 王玉山;史文萍
5.基于SolidWorks的液压支架三维建模和运动仿真 [J], 蔡文书;程志红;沈春丰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

目录1 绪论 (1)2 模拟仿真技术概述 (1)2.1模拟仿真技术的概念 (1)2.2模拟仿真的产生与发展 (2)2.3模拟仿真技术的关键技术 (2)3 SOLIDWORKS概述 (3)3.1S OLID W ORKS软件介绍 (3)3.2S OLID W ORKS软件特点 (3)3.3S OLID W ORKS软件在机械零件设计中的应用 (4)4 机用虎钳 (6)4.1机用虎钳的定义及分类 (6)4.2机用虎钳的用途及工作原理 (6)5 基于SOLIDWORKS的模拟仿真实例 (6)5.1基于S OLID W ORKS的三维实体建模 (7)5.1.1 固定钳身的三维实体建模 (7)5.1.2 活动钳身的三维实体建模 (9)5.1.3 丝杠的三维实体建模 (10)5.1.4 螺母的三维实体建模 (12)5.1.5 护口板的三维实体建模 (12)5.1.6 其余零部件 (13)5.2高级装配设计 (14)5.2.1 机用虎钳的虚拟装配 (15)5.2.2 装配体的干涉检查 (17)5.2.3 机用虎钳的爆炸视图 (17)5.3运动仿真动画的制作过程 (19)5.3.1 物理模拟的方法 (19)5.3.2 机用虎钳的运动仿真 (19)6 结论 (20)致谢 (20)参考文献 (21)1 绪论计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD），是辅助设计人员利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得新成果的一种技术。

CAD技术已经成为加速产品更新、提高产品质量、提高市场竞争力的工具；是提高产品设计和工程设计水平、降低能耗、缩短产品开发周期、提高劳动生产率的重要手段。

目前，CAD技术正朝着集成化、智能化、网络化和多媒体化的方向发展[1]。

计算机仿真技术是世界各国十分重视的一项高新技术。

仿真是以计算机系统为基础，根据用户的要求，建立实际系统的数学模型，并使之转换为仿真模型，在不同的工况下，在计算机系统中运行演示，从而真实地展现实际系统运行状态的过程。