虛擬裝配技術在自動扶梯設計中的合理運用

1、    虛擬裝配技術在自動扶梯設計中的合理運用    劉新生摘要：近幾年來，隨著科技水平的不斷提升，虛擬裝配技術應運而生并得到了廣泛應用，極大地促進了制造業(yè)的迅猛發(fā)展。本文主要以自動扶梯設計為例，對虛擬裝配技術進行具體分析，借助solid works三維軟件設計系統(tǒng)，實現(xiàn)對自動扶梯參數(shù)的建模和虛擬裝配，并對裝配體進行干涉檢查，從而預測自動扶梯的使用性能，優(yōu)化其設計。關鍵詞：虛擬裝配技術；自動扶梯設計；參數(shù)化建模；干涉檢查伴隨物質(zhì)生活水平的不斷提高，對產(chǎn)品制造也提出來了更高的要求，為了使產(chǎn)品具有更優(yōu)良的性能，虛擬制造由此產(chǎn)生，而虛擬裝配技術作為其中最為重要

2、的一部分，其重要意義不言而喻。1、虛擬裝配技術簡單概述1.1 技術含義虛擬裝配技術屬于虛擬現(xiàn)實的一種，主要是借助計算機軟件系統(tǒng)，將產(chǎn)品設計的主要數(shù)據(jù)和零部件模型輸入計算機，在計算機軟件的幫助下，將產(chǎn)品設計仿真模擬，根據(jù)計算機模擬的產(chǎn)品模型，對不合理的設計之處進行修改，從而完善產(chǎn)品的性能。1.2 技術內(nèi)容虛擬裝配技術涉及較多的關鍵技術，比如說裝配建模、裝配規(guī)劃、裝配拆裝、裝配環(huán)境等多種技術，這些技術的綜合運用，能夠在產(chǎn)品仿真模型的基礎上，對制造產(chǎn)品設計進一步優(yōu)化?，F(xiàn)對幾種關鍵技術進行分析，首先是裝配建模技術，該技術主要分為物理建模與幾何建模量方面，通過建模能夠充分了解零部件信息，以及零部件之間的

3、相關信息。其次是裝配規(guī)劃技術，該技術主要是對零部件信息進行求解和分析，從而判斷合理的裝配路徑。最后，裝配環(huán)境技術，主要針對裝配環(huán)境下產(chǎn)品的物理特性進行研究，根據(jù)相關的物理規(guī)律，對物體進行檢驗分析，從而提高裝配的準確度1。2、自動扶梯的構造設計對于大型商場、地鐵站、火車站等而言，每天的人流量較多，需要借助一定的運輸工具實現(xiàn)樓層之間的上下運輸，而自動扶梯基于強大的運輸能力，在這些公共場所逐漸得到重視。自動扶梯主要以30-35度的傾斜為宜，通過固定的電力驅(qū)動設備，實現(xiàn)扶梯的上下循環(huán)運動，對于總體構造而言，主要包含驅(qū)動裝置、金屬結構架、牽引鏈條、梯路導軌系統(tǒng)、梯級、扶手等結構?；谧詣臃鎏莸臉嬙燧^多，

4、其中含有的各種零部件也自然較多，如果直接采用人工裝配，將帶來較多的問題，借助虛擬裝配技術，對自動扶梯裝配進行仿真模擬，可以將部件之間的關系進一步了解，在具體分析的基礎上優(yōu)化裝配路徑，從而使自動扶梯設計更加準確。3、自動扶梯設計運用虛擬裝配技術3.1 零部件的參數(shù)化建模參數(shù)化建模工具與平臺，是進行零部件參數(shù)化建模的基礎條件，當前采用最多的參數(shù)化建模軟件應屬于solid works三維軟件，本文也將采用該種建模軟件對自動扶梯設計進行分析。首先，確定零部件的參數(shù)，零部件的特征模型應根據(jù)確定的參數(shù)進行創(chuàng)建，并在系統(tǒng)中將參數(shù)作為主要的設計變量。其次，選擇合理的建模順序，由于自動扶梯零部件較多，總體構造十

5、分復雜，進行參數(shù)化建模時不能一概而論，應根據(jù)不同的結構特征確定建模順序，理清部件之間的相互關系，根據(jù)自動扶梯構造之間的主次確定順序。最后，參數(shù)化模型建立后，根據(jù)設計要求和國家相關標準，賦予參數(shù)數(shù)值，在分析處理的基礎上對參數(shù)優(yōu)化修改，簡化實體特征結構2。3.2 自動扶梯的虛擬裝配自動扶梯構造較多，零部件數(shù)量更是不計其數(shù)，對于這樣復雜的裝配體，采用合理的裝配方式十分關鍵。當前，裝配方式主要有兩種，一是自上而下進行裝配，該種裝配方式主要根據(jù)裝配體進行設計，設計開始是對草圖進行設計，然后再將零部件位置固定，在此基礎上獲得數(shù)據(jù)并實現(xiàn)零部件設計，最后將零部件裝配到裝配體之中；二是自下而上的裝配方法，即將大

6、的裝配體拆分為多個零部件，在進行多個零部件組裝過程中，對每個零部件細節(jié)進行修改，最終根據(jù)裝配定位，實現(xiàn)零部件的裝配。由于自動扶梯零部件較多，應以采取自下而上的裝配方式，在確定裝配層次、順序、約束后，實現(xiàn)自動扶梯的虛擬裝配。首先，自動扶梯裝配層次的確定。裝配層次確定，主要是將多樣復雜的零部件進行分類，將零部件形成成組零件，利用solid works三維軟件，主要將自動扶梯裝配層次分為總裝配體和子裝配體，子裝配體將根據(jù)扶梯的結構進行確定，主要分為主動輪、從動輪、傳動鏈條、扶梯支架、梯路導軌系統(tǒng)等多個子裝配體。其次，自動扶梯裝配順序的確定。裝配順序的確定應根據(jù)零部件之間的關系確定，往往首先要確定基準

7、部件，在此基礎上進行其他零部件的裝配，對于自動扶梯而言，金屬結構應作為扶梯的基準部件，然后按照子裝配體之間，以及零部件之間的關系，逐漸實現(xiàn)總裝配體的組裝。最后，自動扶梯裝配約束的確定。裝配約束主要是指零部件之間的關系，進行裝配約束確定，一是要將零部件進行定位，確定零部件位置，二是要對裝配特征進行約束，確定裝配體的緊固性與穩(wěn)定性。3.3 自動扶梯的干涉檢查進行干涉檢查，主要是檢查自動扶梯裝配體格零部件之間是否存在干涉，一方面是指零部件的位置是否相互干涉，另一方面是指零部件在運動過程中是否相互干涉，進行干涉檢查后，發(fā)現(xiàn)零部件之間存在干涉情況，應及時借助solid works軟件，對運動干涉和體積干

8、涉進行檢查，對零件的設計模型進行修改，實現(xiàn)裝配關系優(yōu)化。（1）運動干涉檢查。該方式的干涉檢查，主要對零部件在運動狀態(tài)下是否發(fā)生碰撞進行檢查，選用軟件中的移動或者旋轉(zhuǎn)命令，會彈出相應的管理器窗口，實現(xiàn)自動扶梯零部件的虛擬仿真運動，若零部件之間存在干涉時，系統(tǒng)會在出現(xiàn)問題的零部件位置出現(xiàn)高亮顯示，并發(fā)出相應的聲音。設計人員可進行優(yōu)化設計，消除干涉 3。（2）體積干涉檢查。各種零部件在裝配過程中會受到多種因素影響，從而使零部件存在位置錯誤，或者零部件之間發(fā)生干涉，進行體積干涉檢查就是將以上干涉進行確認，在此基礎上采取措施進行修改。3.4 自動扶梯的物理模擬物理模擬又稱運動模擬，是借助solid wo

9、rks軟件工具，模擬零部件在引力、彈簧、馬達等各種配合力下所產(chǎn)生的運動效果，并通過軟件將模擬的動畫圖進行播放，根據(jù)自動扶梯的仿真運動，更加準確地檢驗自動扶梯的穩(wěn)定性。solid works軟件下，自動扶梯物理模擬圖如圖1所示。4、結語綜上所述，借助solid works軟件對自動扶梯進行虛擬裝配，有利于自動扶梯的優(yōu)化設計，通過參數(shù)化建模使零部件實體特征輸入軟件，對自動扶梯進行裝配層次、順序、約束等劃分和確定，最終實現(xiàn)了自動扶梯的虛擬裝配。通過軟件進行干涉檢查，對自動扶梯零部件裝配的穩(wěn)定性進行評價分析，實現(xiàn)自動扶梯物理模擬。參考文獻：1 劉浩然，單瑩，徐浩然，劉金明. 基于unity3d的自動扶梯虛擬仿真展示j. 電腦知識與技術，2015，10：165-166.2 韓勇，王潔，程永強，丁爾啟. 虛擬裝配技術研究j. 航空制造技術，2012，z2：97-101.3 姚理，劉慧琴，何小國，劉建鋒. 基于catia中delmia的虛擬裝配技術的應用j. 機械，2014，02：46-50.建筑