基于SolidWorks的六自由度液压平台运动仿真

    2．2装配设计
   
    六自由度液压平台的装配设计较为复杂，包含万向节的装配、液压缸的装配、力传感器的装配、位移传感器的装配等，因零件较多，为方便装配，采用自底而上的装配方法。
   
    在具体操作中，应该根据机构的运动特点选择合适的连接形式，并对运动元件进行适当的约束。正确地选择并使用约束类型和连接形式，对能否成功地实现机构的虚拟装配与运动仿真至关重要。
   
    本设计为了便于运动分析，按照运动特点进行部件装配，即按照部件的运动关系进行分组，如液压缸体和位移传感器装配为一体，而力传感器和液压缸的活塞杆、位移传感器的拉杆装配为一体，万向节和锁紧螺母装配为一体等。
   
    2. 3运动分析
   
    运动仿真是在成功建立了其装配模型的基础上，通过定义静止部件、运动部件，并为在各起始运动件上定义驱动电机、选择连接轴和运动方向、设定运动初始条件或参数等一系列操作来实现。
   
    打开设计树右侧的齿轮标文件夹即为运动分析模块(Cosmos Motion )，它内置于SW，使用ADAMS/SOLVER求解器，能对机构进行静力学和运动学分析，包括运动极限位置分析、千涉分析、轨迹跟踪、测量、图表、动画生成，以及为ADAMS及其它大型分析软件输出三维设计文件等。装配体直接应用于分析模块，分析模块会根据零件间的装配关系而赋予零件间以恰当的运动副，表征运动关系。如液压缸连接的螺纹，根据装配关系会转化成转动副，实际机构中是不运动的，即转化的运动副多数不符合要求，因而仿真前不必改变装配关系，直接在分析模块中将转化的运动副去掉，再根据需要重新定义。
   
    (1)运动副的定义
   
    装配体设计中系统自动将最先导入的构件作为固定构件(先导人的基座为机架)，其后导人的构件均为可动构件，也可以手动进行修改，运动分析模块遵循这样的原则。这样根据需要将各零件间赋予不同的运动副，如缸体螺纹连接处及螺纹固定处赋予固定副( Fixed)，万向节叉形接头与基座、下动板支座、缸体、力传感器间的连接为转动副(Revolute ) ,活塞杆与缸体、位移传感器测杆与主体间为圆柱副(Cy-lindrical)等定义整个平台。
   
    (2)运动驱动的定义
   
    仿真模块提供了位移运动和旋转运动两种运动方式，每种方式提供无驱动、位移(角度)驱动、速度(角速度)驱动、加速度(角加速度)驱动等运动类型，根据不同的运动类型，可定义为连续、步进函数、谐波函数、齿条和表达式等方式。而六自由度液压平台的运动包括滚动、仰俯、转动和3个平移运动，可根据运动形式的不同给出不同的驱动方式。
   
    (3)运动分析
   
    为保持上动板与基座平行的前提下，分别定义1#和2#液压缸或2#和3#液压缸的运动为移动±25mm(因初始位置为中间位置，液压缸行程为50mm )，共分四种情况仿真，得出其最大位移量，并绘制曲线。如图7-9所示，分别是以中间位置为基础的最大翻转角度、最大平移距离和最大转动角度仿真结果曲线。
   

    3结束语
   
    机电液一体化仿真方法在仿真研究工作中必将成为备受关注的研究方向。通过以上实例，可以看出SolidWorks软件具有方便易用的特点。运用软件进行实体建模和运动学仿真，能够使设计人员直观看到机构的运动过程，及时发现和改正设计中的干涉等问题，交互地进行结构参数的调整和改进。实践表明SolidWorks软件的虚拟设计和动态仿真技术在并联机构虚拟样机设计中具有良好的应用前景。
   
    应用软件可以把并联机构建模仿真、运动学计算、动力学计算、参数化设计等几个方面的工作有机地结合起来，充分体现了虚拟样机技术的先进思想，从而大大提高了工作效率，降低了开发成本，为并联机构的一次性研制成功提供了可靠保证，为应用虚拟样机技术进行并联机构的设计提供了一条新的思路。