副標(biāo)題#e#    借助三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks進(jìn)行挖掘機(jī)工作裝置的虛擬設(shè)計(jì)，不僅可以真實(shí)地反映挖掘機(jī)工作裝置的幾何形狀，還能反映各部件的空間位置，有效地檢測(cè)工作裝置各部件之間是否發(fā)生千涉與碰撞，通過(guò)運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析，檢驗(yàn)工作裝置作業(yè)過(guò)程的合理性和正確性。虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)用計(jì)算機(jī)模擬整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程，在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、加工等過(guò)程，這樣不僅省去了制造樣機(jī)進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)、修改等環(huán)節(jié)，同時(shí)也大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低了產(chǎn)品成本，而且為今后新產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新建立了基礎(chǔ)模型。
   
    1虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)
   
    虛擬設(shè)計(jì)是一種新興的多學(xué)科研究成果交叉技術(shù)。它是以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，將產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到投入使用的全過(guò)程在計(jì)算機(jī)上構(gòu)造的虛擬環(huán)境中虛擬地實(shí)現(xiàn)，代表了一種全新的制造體系和模式。它涉及多方面的學(xué)科研究成果與專業(yè)技術(shù)，通過(guò)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)，以機(jī)械產(chǎn)品為對(duì)象，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)更自然的人機(jī)交互。同時(shí)利用這項(xiàng)技術(shù)能夠更好地把握新產(chǎn)品開發(fā)周期的全過(guò)程，也可以大大減少實(shí)物模型和樣機(jī)的制造。所以，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、節(jié)省制造成本有著重要的意義。
   
    2 SolidWorks軟件
   
    美國(guó)SolidWorks公司開發(fā)的基于SolidWorks操作系統(tǒng)的三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks是集設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)校核及有限元分析于一體的強(qiáng)大的應(yīng)用軟件，其建模速度快、直觀，并且能充分顯示出各部件運(yùn)動(dòng)中相互之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。該軟件集成了多個(gè)專業(yè)功能，如結(jié)構(gòu)分析Cosmos/ Works,數(shù)控加工CAMworks、運(yùn)動(dòng)分析MotianWorks等，是一個(gè)交互式CAD/CAM/CAE系統(tǒng)。SolidWorks軟件的基本設(shè)計(jì)思路為"實(shí)體造型-虛擬裝配-二維圖紙"。三維實(shí)體建模使設(shè)計(jì)過(guò)程形象而且直觀;虛擬裝配可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的隨時(shí)校驗(yàn)，從而避免可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失;二維圖紙的自動(dòng)繪制也滿足了實(shí)際生產(chǎn)的需求，從而完全滿足機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)要求。SolidWorks軟件充分利用了眾人所熟悉的Microsoft Windows圖形用戶界面的優(yōu)勢(shì)，使用這套簡(jiǎn)單易學(xué)的工具，被越來(lái)越多的用戶使用。
   
    3虛擬設(shè)計(jì)過(guò)程
   
    3.1參數(shù)化特征建模
   
    特征是組成零件實(shí)體模型的基本元素，它體現(xiàn)了產(chǎn)品的功能要素和工程含義，是描述產(chǎn)品信息的集合。參數(shù)化是指對(duì)零件上的各種特征施加各種約束形式。各個(gè)特征的幾何形狀與尺寸大小用變量的方式表示，如果定義某個(gè)特征的變量發(fā)生了改變，則零件的這個(gè)特征的幾何形狀與幾何尺寸大小，都將隨著參數(shù)的改變而改變。將參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到特征設(shè)計(jì)中去，把參數(shù)化的基本體素定義為特征，用特征通過(guò)體素拼和的方法，構(gòu)造零件的幾何形狀，使特征具有可調(diào)整性，這就是參數(shù)化特征建模技術(shù)。
   
    3.2設(shè)計(jì)過(guò)程
   
    3.2.1挖掘機(jī)工作裝置
   
    以WYL-3.5型挖掘機(jī)為例，該挖掘機(jī)所采用的反鏟工作裝置，主要由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗以及動(dòng)臂油缸、斗桿油缸和鏟斗油缸組成。其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

   
    3.2.2建模方法
   
    盡管SolidWorks是參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，但必須合理地規(guī)劃零部件的建模過(guò)程，才能有效地實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。幾何建模時(shí)應(yīng)保證修改模型的參數(shù)時(shí)模型不會(huì)出錯(cuò);只需改變很少的尺寸便能實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的修改，而且不引起其它特征的更改。在SolidWorks中建立實(shí)體，需要先分析實(shí)體的結(jié)構(gòu)特征，確定這些特征建立的先后順序，以及每個(gè)特征的建立方法，使所建立的特征盡可能地簡(jiǎn)單，參數(shù)尺寸盡可能少。在進(jìn)行了上述分析后，就可以利用SoLidWorks提供的拉伸、旋轉(zhuǎn)、切割等建模功能創(chuàng)建出三維實(shí)體模型。所以，在對(duì)工作裝置進(jìn)行參數(shù)化特征建模之前，應(yīng)該先對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，制定創(chuàng)建模型的大致方案。
   
    特征建模從草圖開始，可以新建草圖，然后通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、切除、抽殼等命令創(chuàng)建三維模型。建模時(shí)首先對(duì)各部分的主體零件進(jìn)行建模，如動(dòng)臂部分先對(duì)動(dòng)臂板建模，有些零件可以在裝配窗口采用關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，在關(guān)聯(lián)裝配體中直接生成新零件，以確保零部件正確組裝在一起。對(duì)于結(jié)構(gòu)相同、尺寸不同的油缸等零件，可采用SolidWorks提供的系列零件設(shè)計(jì)表功能生成零件族，幫助我們省去不必要的重復(fù)畫圖工作。本文僅以SolidWorks2006中挖掘機(jī)工作裝置的動(dòng)臂為例，簡(jiǎn)要介紹其建模過(guò)程如下:
   
    1)首先選取前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面，并利用拉伸特征建立動(dòng)臂基體，如圖2所示。

    
    2)利用切除拉伸特征，建立動(dòng)臂兩側(cè)板特征和側(cè)板上的凹槽特征。
   
    3)利用拉伸特征，完成對(duì)動(dòng)臂與斗桿連接處的方形凸臺(tái)、連接板、動(dòng)臂上方的吊耳、連接動(dòng)臂及動(dòng)臂油缸的圓錐形凸臺(tái)等特征的構(gòu)建。
   
    4)再次利用切除拉伸特征，建立動(dòng)臂基體、連接板以及吊耳上的銷軸孔特征。
   
    5)利用鏡象工具，完成對(duì)相應(yīng)特征的鏡象操作，最終完成零件的造型。完成后的動(dòng)臂三維圖如圖3所示。

    
    通過(guò)動(dòng)臂造型實(shí)例可以看出，在建模時(shí)將零件上單個(gè)的加工形狀定義成特征，比如:拉伸、切除等，然后利用特征的組合就可以完成零件的造型SolidWorks中的每個(gè)三維零件模型均由零件、裝配體和工程圖三部分組成，三者之間是全關(guān)聯(lián)的，對(duì)其中任何一部分作出修改都會(huì)反映到其它兩部分中，這也提高了設(shè)計(jì)效率。