虚拟减速器.doc

摘要：虚拟装配是虚拟产品设计的关键技术之一，应用也越来越广泛。在运用Pro/E软件上建立减速器的各个零 件模型的基础上，通过自顶向下和自底向上并用的方法，完成了减速器的虚拟装配。用实例表明了虚拟装配技术 在现代机械设计中具有的优点，如提高设计质量，缩短设计周期，降低设计成本等。 关键词：虚拟装配；Pro/Engineer；减速器 随着全球市场竞争日趋激烈，加快产品研发速度成为提高企业竞争力的重要手段之一，同时也是制造 商把握先机更大地占有市场份额的重要保障。传统设计方法中的零部件装配要反复修改，进行多次试装配， 导致产品研发周期长，成本高，不能适应目前敏捷制造的需要。利用虚拟装配技术，采用虚拟产品模型， 可以在不需要制造真实产品的情况下，模拟工厂的装配环境，结合专用的机械设计软件，在计算机上对零 部件进行预装配，有助于对产品零部件进行虚拟分析和虚拟设计，从而解决零部件从设计到生产所出现的 技术问题，以达到缩短产品开发周期、降低生产成本以及优化产品性能等目的。 1虚拟装配技术 1.1虚拟装配技术的涵义 当前，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。虚拟装配是实际装配过程在计算机上的本质体现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，通 过仿真模型，在计算机上仿真装配的全过程，实现产品的工艺规划、加工制造、装配和调试[1]。 虚拟装配技术的优点在于通过计算机对产品装配过程和装配结果进行分析和仿真，评价和预测产品模 型，做出与装配相关的工程决策，而不需要实际产品作支持。从本质上讲，虚拟装配是一种将可视化技术， 仿真技术、虚拟现实技术、决策理论以及装配和制造过程的研究成果加以综合运用的计算机辅助设计技术。 1.2虚拟装配的设计流程 在进行虚拟装配过程中，首先在虚拟装配环境中对产品的装配过程进行预先的规划，即需要考虑产品 零部件之间的层次关系、装配关系和约束关系，对装配的可能性和通畅性进行判断，确定各对象间的公差 分配、选择好装配顺序和装配路径。同时在对产品进行虚拟装配时，将起各部件之间在空间的运动路径记 录下来，并在将这些路径导入CAD系统之前，对其进行优化。 在虚拟装配过程中，还涉及到干涉检验技术。干涉包括静态 干涉和动态碰撞检验。动态碰撞可通过由装配路径等信息形成的 虚拟体的方式转化为静态干涉检验而实现；静态干涉检验首先检 查零件的包容体的干涉情况，如无干涉则一定可装配，否则需通 过公差分析来检查零件的干涉情况。干涉检验问题关键之一是如 何减少计算量，虚拟装配设计的流程如图1所示。 2基于Pro/E的虚拟装配 零件之间装配关系实际上就是零件之间的位置约束关系。一个大型的零件装配模型可看作由多个子装 配组成，因而在创建大型的零件装配模型时，可先创建各个子装配，子装配完成后，再将各个子装配按照 它们之间的相互位置关系装配，最终创建一个大型的零件装配模型。 Pro/Engineer的装配模式提供了并行的、自下而上的、自上而下的产品开发设计方法。所谓自下而上 的设计模式，即先在零件模块中构造各个零件的三维实体模型，然后在装配模块中建立零部件之间的连接 关系，这种连接关系的建立是通过对配对条件在零部件之间建立约束关系来确定零部件在产品中的位置。 在虚拟装配中，零部件的几何体是被装配利用，而不是复制到装配中。由于Pro/Engineer具有单一数据库 的特性，不管如何编辑零部件和在何处编辑零部件，整个装配部件保持关联性，如果修改某些零部件，则 引用它的装配件自动更新，反映零部件的必威体育精装版变化。 进行零件装配时最重要的步骤就是对零部件进行适当的 约束。Pro/Engineer为用户提供了放置和连接两种约束方法， 如图2所示。放置包括：匹配、对齐、插入、坐标系、相切、 线上点、曲面上的点和曲面上的边；连接包括：刚性、销钉、 滑动杆、圆柱、平面、球、焊接、轴承、常规和6DOF这十 种类型，每一种类型都有自己的约束方式。在进行普通零部件 装配时采用放置方法即可，如果需要对装配后的部件进行运动 仿真分析，则需要采用连接的方法完成装配。 在零件装配时，必须合理地选取第一个装配零件，第一个 装配零件应该满足两个条件：①它是整个装配模型中最为关键 的零件；②用户在以后的工作中不会删除该零件。进行零件装 配的一般步骤如下： (1)单击新建，选取组件模块，进入零件装配模式； (2)调入第一个零件模型并使其坐标系与装配坐标系重合； (3)调入一个与第一个零件模型有装配关系的零件模型，分 析两个零件之间的装配约束关系，然后选取相应的约束选项装配零件； (4)调入其他与已装配零件有约束关系的零件模型并进行装配； (5)全部零件装配完毕后，将装配模型存盘。 3减速器的虚拟装配与研究 本文以减速器的虚拟装配为实例来说明基于Pr