1. 3結(jié)構(gòu)分解及型轉(zhuǎn)化單元的分析模型
識別出結(jié)構(gòu)分解所需要的信息后,結(jié)構(gòu)分解路線的優(yōu)選原則將機構(gòu)分解為機架、主動件和有序單元組(虛擬單構(gòu)件、雙桿組、約束單構(gòu)件).型轉(zhuǎn)化單元共有37種,其數(shù)學(xué)模型可以歸納為26種.因此,構(gòu)造一個單元基類CUnit來定義型轉(zhuǎn)化單元運動分析的共同屬性和方法,再從單元基類中派生出各種單元類對象.通過基類中虛函數(shù)的定義,引人多態(tài)機制,便于程序擴充.
1.3運動分析與仿真的實現(xiàn)
機構(gòu)分解完成后,通過調(diào)用主動件及各型轉(zhuǎn)化單元的運動分析子程序,從而實現(xiàn)對整個機構(gòu)的運動分析.首先調(diào)用Component:: GetXform來得到該構(gòu)件的初始位置的位姿矩陣,當主動件位置發(fā)生變化的時候,順序調(diào)用各型轉(zhuǎn)化單元的運動分析子程序,得到該位置的分析結(jié)果,然后調(diào)用Component::SetXform重新設(shè)置構(gòu)件的位姿矩陣,這樣的話,運動分析的結(jié)果就直接為仿真服務(wù),從而實現(xiàn)動態(tài)仿真
2算例
以下面六桿機構(gòu)為例說明機構(gòu)的分解和分析仿真(機構(gòu)三維實體模型和機構(gòu)簡圖分別見圖5和圖6).
選取的計算參數(shù):主動件AB轉(zhuǎn)動步長為10°
桿組分解結(jié)果:型轉(zhuǎn)化數(shù)為1;虛擬單構(gòu)件為BC桿,約束單構(gòu)件為EG桿,其余兩桿為雙桿組.
經(jīng)程序計算,得到各桿的仿真曲線如圖7所示
3結(jié)論
文中研究了在SolidWorks平臺上開發(fā)面向?qū)ο蟮倪B桿機構(gòu)參數(shù)化實體運動仿真系統(tǒng)的方法.結(jié)合國內(nèi)先進的機構(gòu)分析理論和SolidWorks強大的造型功能及其提供的API對象,開發(fā)出了一套三維實體化的通用連桿機構(gòu)運動分析和仿真系統(tǒng).
所開發(fā)的系統(tǒng)的特點.
1)完全基于三維實體的分析.運動分析中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)以動態(tài)模擬、曲線圖、數(shù)據(jù)表等形式表現(xiàn)出來,增強了連桿機構(gòu)設(shè)計的直觀性,并為連桿機構(gòu)設(shè)計提供了全面準確的參考數(shù)據(jù).
2)由于參數(shù)化構(gòu)件模板庫的建立,大大簡化了機構(gòu)實體建模的過程;而裝配特征隱含了運動副的信息.省略了交互定義運動副的過程.
3)采用型轉(zhuǎn)化及廣義型轉(zhuǎn)化的理論,將機構(gòu)運動分析方程的維數(shù)降至最低,提高了求解的速度;模型構(gòu)造與求解算法穩(wěn)定可靠,不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象.
4)具有良好的用戶界面和適時的交互能力,程序的自動識別能力強,用戶交互信息少,操作方便,對用戶的專業(yè)要求很低
5)程序的通用性好,不受機構(gòu)復(fù)雜性和自由度的限制.