大型产品利用SolidWorks进行几何建模和运动仿真

　　本文以矿用侧卸式装岩机(简称侧装机)的设计为例，运用SolidWorks对其进行建模，最后以一定的装配关系和约束条件来完成对侧卸式装岩机的几何建模，并利用几何建模对其工作机构进行运动仿真;应用"质量特性?"功能，完成整机重心的分析和配重的设计、建模。以此来介绍用SolidWorks进行大型产品设计的方法和思路。

　　1侧装机

　　侧装机丰要有工作、履带行走机构，机架和配重等部件组成。它的工作机构为四连杆机构，由四个油缸驱动，来实现铲斗的正装侧卸。该产品的设计难点在于：工作机构的设计和配重的设计。用传统的二维CAD设计。其工作机构部分的设计很困难。工作机构运动过程中是否发生碰撞干涉，有无运动"死点"，整机的重心位置在哪，用多重的配重来调整整机重心位置。这些问题用二维CAD解决起来很困难，而用SolidWorks对侧装机进行几何建模的话，以上问题就迎刃而解了，大大缩短了设计周期，提高了设计的可靠性。

　　2侧装机几何模型的建立

　　2.1产品结构的划分

　　侧装机模型为大型装配体，在建立几何模型之前，我们应该利用SolidWorks装配设计能进行层次划分的特点，对侧装机的的结构进行合理的划分，把它分成若干子装配体和零件;这蝗;装配体根据其结构特点还可以划分成若干更低一级的子装配体和零件，如此下去，直至把所有子装配体拆成零件。这样，产品、部件和零件组成了一个树状结构。利用这种结构形式，可以实现多个设计人员的协同设计，有助于提高产品开发效率，并降低生产的复杂性。

　　2.2零件建模

　　根据各零件特征，在经过一系列特征构建，利用尺寸、几何关系、方程式等在特征之间建立关联关系，最终完成所有侧装机零件的造型。在该过程中，有一项T作需要在每一个零件建模完成之后，保存建模之前做，就是选择。质量特性"按钮，在"选项"对话框下，根据各种零件的材质，对"材质属性"中的密度进行修改(默认值为0.00l克/立方毫米)，为完成几何建模后，测量整机重量、重心位置以及完成配重的设计做准备。

　　零件装配形成装配体的过程，其实就是一个SolidWorks指定零件间约束关系的过程，通过指定零件间的约束，确定零件的装配位置关系。从最低一级子装配体开始，逐渐向上级进行，直至完成总装配体的装配。

　　2.4几何建模的完成

　　在完成侧装机总装配体后，我们就可以对其工作部分进行几何建模：四个油缸的活塞杆与缸筒只用同轴心进行约束，活塞杆，缸筒与各自连接销轴联接时也只采用同轴心约束;两个举升缸的活塞杆的耳套采用同轴心约束。最后生成侧装机的几何建模。

　　3工作机构的动态仿真

　　几何建模建立好以后，通过"移动零部件"功能，用鼠标分别拖拽各油缸的活塞杆，同时选择"碰撞检查"的"碰撞时停止"复选框，以此来限定每个油缸的最长和最短位置，并检查运动过程中有无发生碰撞和干涉，这样就可以动态的模拟出四个油缸在不同伸出长度时，铲斗在空间的不同位置和姿态.如图1所示。在该过程中，可以选择"旋转视图"按钮，对各个状态进行多方位，多角度的观察。这样我们就可以从这台"虚拟样机"中，直观地了解到我们地方案是否符合设计要求。如果不符合.我们就可以利用SolidWorks参数化设计及数据的相关联性，对相应的零部件进行修改，直至满足要求为止。

　　4侧装机重心位置的测量及配重的设计

　　侧装机工作的特点，决定了其重心位置的重要性。如果重心位置太靠前，侧装机在满载情况下就容易出现前倾翻，造成安全事故，这是决不允许的。所以，需要测量其最危险状态时的重心位置，并加以适当的配重，让重心位置处在要求范围内。通过对油缸伸长量加以定量的约束，使侧装机工作机构处于最危险状态。选择"质量特性"按钮，对其进行分析。通过"质量特性"对话框，我们可以方便的得出重心位置的牛标、整机的重量等。根据该数据，我们对所需配重进行方案性建模，然后把它装配在侧装机合适位置，再通过"质量特性"分析，看重心位置是否满足要求。如果不满足，我们就通过在配重零件建模的窗口下，通过"质量特性"修改配重的密度参数，来改变配重的质量。然后回到装配窗口，对装配体进行更新，并再次进行重心分析，如此反复，直至重心位置满足要求为止。根据最终密度决定的配重质量，对配重进行最终设计。

　　在整机的建模全部完成后，就可以通过photoworks模块，对其进行美T渲染工作l通过Animator模块对工作机构的运动过程进行动画设计，输出AVI格式的视频文件。以此用来前期的广告宣传，或销售人员对客户进行演示，以更早的赢得市场。

　　5结语

　　SolidWorks软件为侧卸式装岩机等大型复杂产品的设计带来了极大的方便，缩短了产品的设计.开发周期，避免了不必要的浪费大大降低了开发成本。同时，SolidWorks将三维图自动转化成三维图的功能，为快速进入生产阶段提供了可靠的保证。