副標題#e#    借助三維設計軟件SolidWorks進行挖掘機工作裝置的虛擬設計，不僅可以真實地反映挖掘機工作裝置的幾何形狀，還能反映各部件的空間位置，有效地檢測工作裝置各部件之間是否發(fā)生千涉與碰撞，通過運動力學分析，檢驗工作裝置作業(yè)過程的合理性和正確性。虛擬產品開發(fā)技術用計算機模擬整個產品的開發(fā)過程，在計算機中進行產品設計、分析、加工等過程，這樣不僅省去了制造樣機進行反復實驗、修改等環(huán)節(jié)，同時也大大縮短了產品的開發(fā)周期，降低了產品成本，而且為今后新產品的開發(fā)創(chuàng)新建立了基礎模型。
   
    1虛擬設計技術
   
    虛擬設計是一種新興的多學科研究成果交叉技術。它是以計算機輔助設計為基礎，將產品從概念設計到投入使用的全過程在計算機上構造的虛擬環(huán)境中虛擬地實現(xiàn)，代表了一種全新的制造體系和模式。它涉及多方面的學科研究成果與專業(yè)技術，通過以虛擬現(xiàn)實技術為基礎，以機械產品為對象，產品設計過程中可以實現(xiàn)更自然的人機交互。同時利用這項技術能夠更好地把握新產品開發(fā)周期的全過程，也可以大大減少實物模型和樣機的制造。所以，這項技術對縮短產品開發(fā)周期、節(jié)省制造成本有著重要的意義。
   
    2 SolidWorks軟件
   
    美國SolidWorks公司開發(fā)的基于SolidWorks操作系統(tǒng)的三維設計軟件SolidWorks是集設計、運動校核及有限元分析于一體的強大的應用軟件，其建模速度快、直觀，并且能充分顯示出各部件運動中相互之間的協(xié)調關系。該軟件集成了多個專業(yè)功能，如結構分析Cosmos/ Works,數(shù)控加工CAMworks、運動分析MotianWorks等，是一個交互式CAD/CAM/CAE系統(tǒng)。SolidWorks軟件的基本設計思路為"實體造型-虛擬裝配-二維圖紙"。三維實體建模使設計過程形象而且直觀;虛擬裝配可以實現(xiàn)設計過程的隨時校驗，從而避免可能造成的直接經濟損失;二維圖紙的自動繪制也滿足了實際生產的需求，從而完全滿足機械設計企業(yè)的設計生產要求。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，使用這套簡單易學的工具，被越來越多的用戶使用。
   
    3虛擬設計過程
   
    3.1參數(shù)化特征建模
   
    特征是組成零件實體模型的基本元素，它體現(xiàn)了產品的功能要素和工程含義，是描述產品信息的集合。參數(shù)化是指對零件上的各種特征施加各種約束形式。各個特征的幾何形狀與尺寸大小用變量的方式表示，如果定義某個特征的變量發(fā)生了改變，則零件的這個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)化設計應用到特征設計中去，把參數(shù)化的基本體素定義為特征，用特征通過體素拼和的方法，構造零件的幾何形狀，使特征具有可調整性，這就是參數(shù)化特征建模技術。
   
    3.2設計過程
   
    3.2.1挖掘機工作裝置
   
    以WYL-3.5型挖掘機為例，該挖掘機所采用的反鏟工作裝置，主要由動臂、斗桿、鏟斗以及動臂油缸、斗桿油缸和鏟斗油缸組成。其基本結構如圖1所示。

   
    3.2.2建模方法
   
    盡管SolidWorks是參數(shù)化設計軟件，但必須合理地規(guī)劃零部件的建模過程，才能有效地實現(xiàn)參數(shù)化設計。幾何建模時應保證修改模型的參數(shù)時模型不會出錯;只需改變很少的尺寸便能實現(xiàn)對模型的修改，而且不引起其它特征的更改。在SolidWorks中建立實體，需要先分析實體的結構特征，確定這些特征建立的先后順序，以及每個特征的建立方法，使所建立的特征盡可能地簡單，參數(shù)尺寸盡可能少。在進行了上述分析后，就可以利用SoLidWorks提供的拉伸、旋轉、切割等建模功能創(chuàng)建出三維實體模型。所以，在對工作裝置進行參數(shù)化特征建模之前，應該先對其進行結構分析，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，然后通過拉伸、旋轉、掃描、切除、抽殼等命令創(chuàng)建三維模型。建模時首先對各部分的主體零件進行建模，如動臂部分先對動臂板建模，有些零件可以在裝配窗口采用關聯(lián)設計，在關聯(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。對于結構相同、尺寸不同的油缸等零件，可采用SolidWorks提供的系列零件設計表功能生成零件族，幫助我們省去不必要的重復畫圖工作。本文僅以SolidWorks2006中挖掘機工作裝置的動臂為例，簡要介紹其建模過程如下:
   
    1)首先選取前視基準面為草圖繪制平面，并利用拉伸特征建立動臂基體，如圖2所示。

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

    
    通過動臂造型實例可以看出，在建模時將零件上單個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，三者之間是全關聯(lián)的，對其中任何一部分作出修改都會反映到其它兩部分中，這也提高了設計效率。