首页|行业资讯|企业名录|周边产品|数字城市|增强现实|工业仿真|解决方案|虚拟医疗|行业仿真|图形处理|军事战场
资讯首页
行业资讯 >> 专业文献>>正文
SolidWorks机构仿真系统的设计和使用
2012年3月24日    评论:    分享:

    来源:第三维度
    作者:韩锐(硕士学位论文)

   《 基于SolidWorks的机构运动仿真研究》第五章

   5 机构仿真系统的设计和使用

    在机构研究中,对不同机构的运动学特性进行分析和仿真对于现代设计有着重要的意义,前面几章介绍了运动仿真中需要用到的一些技术和思路,要将这些不同的方法综合起来解决实际问题,还需要用软件来实现。编制程序的过程就是将不同的技术、算法、过程综合在一起,协调大量不同种类的运算,将原本分别独立的各种计算过程连接起来,使其自动、连贯完成的过程。通过运动仿真可快速观察特定机构的运动状态,分析不同机构的运动学参数,提高机构设计的速度和质量。本章运用面向对象的结构化语言Visual C++6.0 对SolidWorks 2001 plus 进行了二次开发,实现了不同机构的造型和运动仿真,输出了相应的运动仿真曲线。同时也对不同机构的联合运动进行了有益的尝试。

    5.1 系统的总体功能结构

    运动仿真程序以 Visual C++6.0 为平台,将不同的技术和方法融合在一起。针对运动仿真的需要,开发出不同的功能模块,每个模块都相对独立,同时又相互联系。有的模块直接对应运动仿真的某项输入或输出,用户可以直观感觉到模块的作用;有的模块为中间过程模块,在程序运行时在后台工作,用户感觉不到。程序的功能结构如图5-1 所示。

SolidWorks机构仿真系统的设计和使用
 图5-1 程序功能结构图

    三维模型库:创建所有程序中可能用到的三维模型,其中的模型可以直接使用,也可能在更改参数后使用。所有模型在使用之前都由程序自动打开。

    数据管理:运动仿真的所有构件的参数都由Access 数据库统一进行管理,数据的输入、传递、输出等操作由C++程序调用数据库操作指令来实现,保存仿真分析结果数据。

    参数处理:根据机构的类型,结构参数等已知条件求解位置参数,再根据位置参数利用一定的算法求解速度和加速度参数。

    运动仿真:将仿真结果以动态的形式显示出来,用三维实体模拟实际机构的运动,并根据保存的仿真结果数据绘制位移、速度、加速度曲线图。   

    5.2 系统的调用关系

    运动仿真系统由程序文件,数据库文件,模型文件等组成,其核心是由VC++编制的*.dll 动态链接库程序,这里称为核心程序,在程序运行过程中,该核心程序将根据需要调用其他文件。

    当需要装配三维实体时,核心程序会打开三维模型库中的对应零件文件;当需要计算加速度时,核心程序会调用对应的算法动态链接库程序,并将求解的结果存入打开的数据库文件中;当需要显示运动曲线时,核心程序会调用Matlab 引擎和读取数据库文件。核心程序本身承担一部分的计算功能,机构位置参数就是核心程序求解的,但核心程序更重要的功能在于协调各个程序的工作,传递各种数据以及提供友好的用户界面。系统的调用过程结构如图5-2 所示:

SolidWorks机构仿真系统的设计和使用
图5-2 系统调用过程结构图

    由于选择了VC++作为核心程序的编程语言,确保了各个程序间数据在同一平台下的兼容性和通用性。

    5.3 系统的设计与实现

    确定了系统的功能结构和调用关系,下面就要编制程序来加以实现。首先,为了能够进行实体运动仿真,必须实现机构的选择和装配,当装配体中没有其他机构时,第一个加入的机构就是源动机构,源动构件的初始角速度都是1(rad/s),如果机构的从动件也做旋转运动,则后面加入的机构将连接到从动件上并以从动件的角速度作为初始速度,否则,后面加入的机构将连接到主动件上,并以主动件的角速度作为初始速度。

    其次,为了控制实体运动仿真,还要实现运动仿真的开始、暂停、停止和反转,为此,本文采用了定时器的方法加以控制。再次,为了实现各种运动参数曲线的显示,本文使用了Matlab 引擎技术,利用Matlab 强大的自适应图形显示功能,克服了普通VC++程序中图形显示范围不可调整的缺点,实现了图形的最优显示和图像的任意缩放。系统的程序流程图如图5-3 所示:

运动仿真系统程序流程图
图5-3 运动仿真系统程序流程图

    对于组合机构,系统会在内存中创建一张链表,链表对每个运动部件创建了一个节点,每个节点都是一个结构体,结构体中包含了运动部件的名称和部件的编号,如图5-4 所示。每次向装配体中添加新机构时,系统就在链表的尾部添加相应的节点,链表中的信息将用于运动仿真时位姿的设置和数据的传递。链表会在系统关闭时释放。

SolidWorks机构仿真系统的设计和使用
图5-4 链表示意图

    在程序设计中,每种机构都对应一个类,每个类中包含了与该机构对应的变量和函数,单个机构进行运动仿真时,很容易实现数据在类的内部传递。进行组合机构运动仿真时,前一个机构的位置数据和运动数据要传递到下一个机构中,数据必须在不同的类之间进行传递。由于本程序的特殊性,无法使用全局变量进行不同类之间数据的传递,作者通过反复实验,最终通过声明友元的方法实现了组合机构之间数据的传递问题。

    5.4 软件界面和使用介绍

    使用运动仿真软件时,首先运行SolidWorks,成功启动后用“新建”按钮创建一个装配体Assem1,然后用打开文件的方法在指定目录下找到testapp.dll 并将其打开,如果该动态链接库成功加载,则SolidWorks 菜单栏上会出现“运动仿真(Y)”一项,展开的下拉菜单包含有不同的菜单选项,展开后的菜单如图5-5 所示:

SolidWorks机构仿真系统的设计和使用
图5-5 实体运动仿真系统界面

    单击下拉菜单上的“显示工具条”,会显示如图5-6 所示的工具条。用工具条上的五个汉字按钮可以向装配体中添加机构,各汉字按钮分别代表:齿轮齿条机构、槽轮机构、曲柄滑块机构、导杆机构、凸轮机构。汉字按钮后面的四个图标按钮分别代表:正转、停止、暂停、反转。

SolidWorks机构仿真系统的设计和使用
图5-6 系统工具条

    使用本软件可以进行单个机构的运动仿真,也可以进行组合机构的运动仿真。

    需要对单独一个机构进行运动仿真时,例如:槽轮机构。首先在工具条上选择一个代表机构的汉字按钮“槽”,系统会自动打开槽轮机构的三个零件文件,包括:销轮(chao2.SLDPRT)、槽轮(chao1.SLDPRT)、轴(ax.SLDPRT)。三个零件打开后,系统自动进行装配,然后将两个运动零件的运动数据存入数据库以备调用。装配完成后,可以使用工具条上的图标按钮或下拉菜单来控制屏幕上的机构运动,也可以利用下拉菜单上的“槽轮机构图像”选项来显示槽轮的运动曲线。

    如果需要对组合机构进行运动仿真,例如:需要在齿轮齿条机构上再连接导杆机构。首先在工具条上选择汉字按钮“齿”,系统在前台会自动完成齿轮齿条机构的装配,在后台会自动完成运动数据的相关处理以及数据库操作。然后,再选择工具条上的汉字按钮“导”,系统会弹出一个对话框要求用户指定曲柄和导杆的长度,如果用户的输入不能满足导杆存在的条件,系统会弹出对话框予以提示,如图5-7 所示:

SolidWorks机构仿真系统的设计和使用
图5-7 提示对话框

    输入适当的数据,导杆机构就会自动装配到齿轮机构上,装配完成后,用工具条上的图标按钮控制运动仿真,如图5-8 所示:

SolidWorks机构仿真系统的设计和使用
图5-8 齿轮-导杆组合机构

    组合机构运动曲线的显示方法与单个机构的运动曲线的显示方法相同,都是通过选择下拉菜单上的选项完成的,以图5-8 为例,分别在下拉菜单上选择“齿轮机构图像”和“导杆机构图像”,屏幕上就会弹出相应的运动曲线窗口。

    如果需要进一步分析运动仿真的详细数据,可以打开数据库文件mydb.mdb,数据库中有唯一的表对应于不同的运动构件,构件与数据表的对应关系见表5-1:

    表 5-1 数据表与零件名对应表
SolidWorks机构仿真系统的设计和使用

    通过表5-1 可知,导杆的运动数据保存在数据表roddg2 中,打开roddg2就可以查看导杆的详细运动参数,包括:位置、转角、角速度和角加速度,用同样的方法也可以查看大小齿轮、齿条以及曲柄的运动学参数。

标签:机构仿真SolidWorks
上一篇:通过数据库机构运动参数的管理与处理
下一篇:SolidWorks机构运动仿真应用实例
网友评论:SolidWorks机构仿真系统的设计和使用
评论
留名: 验证码:
您可能还需要关注一下内容:
·达索系统推出SOLIDWORKS 2015
·基于SolidWorks的机构运动仿真研究(7)
·SolidWorks机构运动仿真应用实例
·SolidWorks机构仿真系统的设计和使用
·机械机构运动虚拟仿真分析
·机构运动仿真中的三维实体的建模与装配
·基于SolidWorks的机构运动仿真研究(1)
·SolidWorks教程2:用户界面
·SolidWorks教程1:软件简介
·基于SolidWorks的二级齿轮减速器虚拟装配与运动仿真
☏ 推荐产品

Ladybug5全景
商家:力方国际

ProJet®
商家:力方国际

ProJet®
商家:视科创新

Premium1.5
商家:视科创新

巴可HDX主动立体投
商家:德浩科视

巴可HDF-W26投
商家:德浩科视

巴可30000流明2
商家:德浩科视

巴可4万流明2K投影
商家:德浩科视
☞ 外设导航
☏ 企业名录
【广州】中科院广州电子技术有限公司
【北京】第二空间(北京)科技有限公司
【北京】幻维世界(北京)网络科技有限公司
【厦门】厦门惠拓动漫科技有限公司
【厦门】厦门幻眼信息科技有限公司
【深圳】深圳南方百捷文化传播有限公司
【北京】北京思源科安信息技术有限公司
【上海】上海殊未信息科技有限公司
【北京】北京赢康科技开发有限公司
【武汉】武汉科码软件有限公司
友情链接 关于本站 咨询策划 行业推广 广告服务 免责声明 网站建设 联系我们 融资计划
北京第三维度科技有限公司 版权所有 京ICP备09001338
2008-2016 Beijing The third dimension Inc. All Rights Reserved.
Tel:010-57255801 Mob:13371637112(24小时)
Email:d3dweb@163.com  QQ:496466882
扫一扫 第三维度
官方微信号