【文章內(nèi)容簡介】 對于建立一個實際的 SolidWorks 零件過程，通俗的說 就是構(gòu)建許多個非常簡單 的特征， 然后對這些特征進(jìn)行相互疊加、切割或者重合 的過程 。根據(jù)建立特征的經(jīng)驗 ， 我們可以把一個零件的建模過程劃分成如下五個基本的步驟來完成 ： 首先我們要 進(jìn)入 Solidworks 的零件 創(chuàng)建界面。 ?然后 分析零件，確定 出零件的創(chuàng)建順序 ?緊接著 畫出零件 的 草圖，創(chuàng)建和修改零件的基本特征?再 創(chuàng)建和修改零件的其他輔助特征 ?最后 完成零件所有的特征，保存零件的造型 成特定的格式 。 ADAMS 軟件 簡介 圖 (3) ADAMS機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析 ， 英文名 為： Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，這款 軟件是 由 美國 MDI 公司 全稱Mechanical Dynamics 分析軟件。 由于其功能的強(qiáng)大及能夠帶來的便利， 目前，全世界 不管是什么行業(yè)有近乎 數(shù)百家主要 零件 制造廠 商 都 采用 了 ADAMS 軟件 。 而 根據(jù) 早在 1999 年機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析軟件國際市場份額的統(tǒng)計資料， ADAMS 軟件銷售總額近八千萬美元，這樣數(shù)據(jù)實在是非?？捎^，幾乎 占據(jù)了一半以上 的 銷售 份額。 ADAMS 軟件采用的是交互式的圖形環(huán)境， ，它所運(yùn)用的求解器采用的是比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型和力學(xué)模型，最主要的是運(yùn)用拉格朗日方程法，建立系統(tǒng)動力學(xué)方程，從而對所建立的幾何模型進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的仿真分析，并且我們還可以導(dǎo)出其速度、位移、力等作用曲線。通過對作用曲線的分析，我們可以找出最大碰撞點(diǎn)，最大受力點(diǎn)，以及相應(yīng)的最小值，從而發(fā)現(xiàn)問題并作出相應(yīng)的解決方案。 在 ADAMS 軟件 里主要 由 五類模塊組成，包括 基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊、專業(yè)領(lǐng)域模塊及工具箱。用戶不僅可以 通過 采用通用模塊對一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，而且 還 可以 通過 采用專用模塊針對特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。 Solidworks 的玩具飛機(jī)的 幾何建模 玩具飛機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析 在玩具飛機(jī)的虛擬仿真研究過程中，由于 要得到理想的結(jié)果 ,而 零件之間存在著各種相對關(guān)系， 因此我們首先 需要對玩具進(jìn)行拆卸， 然后分析出其拆卸零件與相連接零件的運(yùn)動關(guān)系 ,最后 測繪出其零件的尺寸 完成裝配 ,才會得到預(yù)期的效果 。玩具飛機(jī)的整體圖如下： 圖 (4) 玩具飛機(jī) 的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 圖 (5) 運(yùn)動分析 :首先手輪給整個裝置提供一個原動力 ,由于發(fā)條箱內(nèi)部的齒輪機(jī)構(gòu)和彈片裝置使得有兩個動力輸出 ,位于尾部的零件車輪軸帶動兩個車胎轉(zhuǎn)動 ,位于飛機(jī)頭部的零件手輪軸帶動傳動輪轉(zhuǎn)動 ,又由于傳動輪的轉(zhuǎn)動 ,帶動連桿沿著其中間的槽一起往前移動 ,連桿的移動 ,拉動著底板沿著飛機(jī)下半身的圓弧槽轉(zhuǎn)動 ,底板的轉(zhuǎn)動會給地面一個向下的力 ,由于力的作用是相互的 ,反作用力會給飛機(jī)一個反向的支撐力 ,使得飛機(jī)翻轉(zhuǎn)。 翻轉(zhuǎn)之后，由于連桿和飛機(jī)下半身之間有彈簧連接，連桿被拉回 彈簧原長位置，整個過程就這樣往復(fù) 。從而實現(xiàn)飛機(jī)的前進(jìn)和翻轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動。 玩具飛機(jī)零件 尺寸測繪 測繪時 所使用的工具為游標(biāo)卡尺和毫米刻度尺，以下為部分零部件的測繪尺寸： 圖 (6)飛機(jī)下半身尺寸 圖 (7)飛機(jī)上半身尺寸 圖 (8)齒輪箱尺寸 圖 (9)底板尺寸 圖 (10)底 板側(cè)視圖尺寸 圖 (11)車胎尺寸 圖 (12)連桿尺寸 玩具 飛機(jī) 的建模 玩具飛機(jī)的零件建模 玩具飛機(jī)的 下 半部分 建模步驟： 1) 使用 Solidworks 創(chuàng)建草圖截面， 對玩具飛機(jī)實體測量，每隔 6mm 測量一次截面。 2) 使用樣條曲線繪制四條導(dǎo)引線，目的是為了使飛機(jī)的身體盡量逼真 。 3) 進(jìn)行 Solidworks 中的【放樣】操作。 4) 然后使用工具欄中的 ?插入 ?切除 ?使用曲面命令，保留下半部分 。 5) 下圖即為中間身體的放樣草圖及下半身抽殼后的效果 圖 。 圖 (13)飛機(jī)殼體草圖 圖 (14)飛機(jī)下半身 玩具飛機(jī)上半身模型是一個比較復(fù)雜模型。特別是其窗戶、頭部、 尾巴 的創(chuàng)建， 因其顏色不同于主體部分，故不能采用布爾求和運(yùn)算。下面具體講解窗戶 的繪制方法： 1) 如下半身一樣，對飛機(jī)上半身進(jìn)行抽殼操作，厚度為 1mm，在飛機(jī)的最高處建立一個基準(zhǔn)面，建立草圖對上半身進(jìn)行挖切得出操作室的模樣 。 2) 還是在飛機(jī)最高相切處建立草圖， 在挖切得最低處也建立一個形狀與之前相同大小不同的草圖，彈簧進(jìn)行放樣或掃描均可。 3) 在飛機(jī)的頭部建立一個基準(zhǔn)面，分別向內(nèi)拉伸切除，得到兩個曲面，以便于添加顏色。 4) 打開【編輯】中的【對象顯示】，編輯眼睛的顏色，使其達(dá)到 如下圖 效果即可 圖 (15)飛機(jī)下半身模型圖 其他一些零件模型圖如下： 圖 (16)a 圖 (16)b 圖（ 16） c 圖（ 16） d 圖（ 16） e 圖（ 16） f 玩具飛機(jī)的實體模型的翅膀是迷彩顏色的 ,而 Solidworks 最方便的是對面進(jìn)行上色 ,Adams 只能對實體零件進(jìn)行上色 ,不管是哪一種方式 ,要想使得飛機(jī)翅膀顏色接近實際顏色 ,必須對飛機(jī)翅膀進(jìn)行分割處理 ,我采用的方式是 :把飛機(jī)翅膀進(jìn)行曲面挖切 ,然后再進(jìn)行曲面拉伸 ,保存成不同的零件 ,這種方法雖然比較復(fù)雜 ,但也是我認(rèn)為要達(dá)到效果的最好方法，如下： 圖（ 17） 玩具飛機(jī)的頭部建模 實體飛機(jī)的頭部是光滑的圓弧，但建模過程中，曲面上畫圖是比較復(fù)雜的，并且很難得到理想的效果，因此，為了使得模型更加逼真，我對之前的身體又重新繪制了一遍，這一次，頭部和之前一次不一樣，我在頭部畫的是一個直徑為 17mm 的圓，便于后面的上色和美觀。 由于頭部是一個圓面，使用 Solidworks 內(nèi)的 （圓頂）命令，連續(xù)兩次，即可得到兩個小薄片，如下圖所示： 圖（ 18） 玩具飛機(jī)的零件裝配 當(dāng)把零件模型完成后，便可將零件進(jìn)行裝配起來，單擊【新建】按鈕即彈出下圖界面，新建一個裝配模型。如下圖。 根據(jù)裝配體和零件之間的裝配關(guān)系，可以 采用 自底向上裝配 ， 也可以采用混合裝配。 自底向上裝配指的是首先創(chuàng)建零部件模型，再組合成子裝配，最后生成裝配部件的一種簡潔高效裝配方法。 混合裝配 顧名思義就是應(yīng)該建模的過程中考慮裝配問題，裝配中考慮建模問題，它指的 是將自頂向下裝配和自底向上裝配 結(jié) 合在一起的裝配方法。例如， 我們經(jīng)常見到首先創(chuàng)建幾個主要部件模型，再將這幾個零部件 裝配在一起，然后在裝配 體 中設(shè)計其他部件， 打開單個零件進(jìn)行創(chuàng)建，這種過程 即為混合裝配。 裝配時采用自底向上裝配的方式，先將 the lower part of the body 裝好，并約束在坐標(biāo)原點(diǎn)，然后通過 ? ? 的方式， 依次裝配其他零部件。 添加 玩具飛機(jī) 各個單獨(dú)的零件到裝配體后，還要確定各零件之間的約束關(guān)系，以確定其零件 的裝配位置。在整個裝配過程中 主要 運(yùn)用了接觸、 相切，重合，同軸對齊等約束關(guān)系。 在 裝配時，添加配合的過程中，選取配合對象的順序不同，其配合的結(jié)果一般也有很大區(qū)別。一般情況下，選取的第一個對象的位置和形式會保持不變，另外一個對象相對于前一個已配合好的部件為基準(zhǔn)進(jìn)行配合 。 圖（ 19） 飛機(jī)的裝配過程： 為了使得在后面導(dǎo)入 Adams 過程中坐標(biāo)系重合，在裝配之前，創(chuàng)建一個薄板以表示地面，并插入到 Solidworks 中與 XY 平面水平放置，這樣在接下來的裝配中全部以此為參考。 插入零件順序 LowerPart?RackBox?Stick1?StickSmall?BaseBoard ?ConnectingRod?Gear?HandLun?Tyre，在下半部分的裝配中用到了，相切，重合，距離，同軸等約束命令。 在配合的過程中，需注意順序的先后。 下半部分裝配圖如下： 圖（ 20） 接下來裝配上半部分， 在上半部分的裝配過程中，最難得地方是翅膀的裝配，由于為了上色美觀，我的飛機(jī)翅膀進(jìn)行了多次挖切和拉伸，并且全部成為了不同的零件，在創(chuàng)建的過程中，由于在草圖中使用了樣條曲線，所以插入新零件配合約束時很不方便，需要提前進(jìn)行過濾器濾去點(diǎn)的操作。 即便如此，裝配起來還是不方便，所以我最終采用的方式是，把挖去的六塊不規(guī)則的零件全部插入裝配圖中， 每個零件僅使用一個配合約束，當(dāng)然這樣的約束是不夠的，所以我計劃到 ADAMS 中再使用布爾操作，把這些零件合成一體。 在 Solidworks 中的裝配圖如下所示： 圖（ 21） 裝配 完成后對相應(yīng)的零件進(jìn)行上色處理，得到的效果圖后實際圖比較接近，唯一的不足是飛機(jī)窗戶的分離，由于能力有限，不規(guī)則曲面上難以得到理想的效果，窗戶我采用的是 Solidworks 上色， ADAMS 中還是和機(jī)身一起著色處理。 4． 基于 Adams 的 玩具飛機(jī) 的仿真 模型導(dǎo)入 裝配圖導(dǎo)入 Adams 的 步驟： 在 Solidworks 總裝配圖中單擊【文件】 /【另存為】 /【 Parasolid】命令，如下圖出現(xiàn)保存對話框，選中 Parasolid 格式后單擊【保存】 圖（ 22） Parasolid 格式保存好后，就進(jìn)行模型的導(dǎo)入，在導(dǎo)入的過程中，我遇到了一個問題，模型導(dǎo)入進(jìn)去后，無法重命名，并且所有的 Part 全部以橫線的形顯示，如下圖所示： 圖（ 23） 圖（ 24） 經(jīng)過與 曹 老師 及同學(xué)的討論，一致認(rèn)為問題出在了 模型的命名和裝配上，于是我所有的步驟重新操作了一遍，并且所有的零件名稱全部以英文名稱出現(xiàn)，最終達(dá)到了如下圖所示的效果： 進(jìn)入 Adams 界面后，單擊【 file】 /【 import】出現(xiàn) file import 對話框，如下圖，選中 file type 中的 Parasolid 文件格式， 在 file to read 中選中裝配圖中生成的 .xt 文件，最后單擊【 ok】 圖（ 25） a 圖（ 25） b 圖（ 25） a 正確的方式導(dǎo)入之后， 由于在之前注意到了坐標(biāo)的問題，并且我使用的是 Adams 2022 版本，所以名稱的修改以及柵格的對齊非常方便，名稱全部以我自己零件命名的方式顯示，柵格與我在 Solidworks 中的坐標(biāo)完全對齊，到此模型導(dǎo)入成功。 玩具飛機(jī)中各零件的中英文名對照表如 下 表： 中文名 英文名 1 齒輪箱 RackBox 2 地面 NewGr 3 兩齒齒輪 Gear 4 手輪 HangLun 5 手輪短桿 Stick1 6 車胎桿 StickSmall 7 連桿 ConnectingRod 8 車胎 Tyre 9 底板 BaseBoard 10 飛機(jī)上半身 UpperPart 11 飛機(jī)下半身 LowerPart 12 翅膀 CutSwing 13 頭部小薄片 1 SmallSlice1 14 頭部小薄片 2 SmallSlice2 15 機(jī)翼薄片 1 LeftLeft 16 機(jī)翼薄片 2 LeftRight 17 機(jī)翼薄片 3 MiddleLeft 18 機(jī)翼薄片 4 MiddleRight 19 機(jī)翼薄片 5 RightLeft 20 機(jī)翼薄片 6 RightRight 表 1 模型中約束的添加 約束是用來限制和定義 ADAMS 中各零件的位置和運(yùn)動，模擬機(jī)械的實際運(yùn)行狀況，組成完整的機(jī)械系統(tǒng)為后續(xù)分析作準(zhǔn)備。 Adams 中的約束具有限制零件間的相對運(yùn)動和代表“理想化”的聯(lián)接等特點(diǎn)。所有的約束都限制系統(tǒng)的平動或轉(zhuǎn)動自由度，限制的自由度數(shù)目和類型取決于使用的約束類型 . 使用 Adams 2022 最大的不同是其界面， Adams 里的工具欄修改的與 2022版完全不同，它的絕大部分命令你都可以在前窗口調(diào)出，更加人性化，使用起來更加快捷。如圖： 圖（ 26） 玩具飛機(jī)中固定副 的創(chuàng)建 玩具飛機(jī)的零件個數(shù)比較多，全部顯示添加約束，不僅速度慢而且非常不準(zhǔn)確，這將會嚴(yán)重影響后面的仿真效果，所以我才用的方法是添加一個約束需要幾個零件就顯示幾個的方式，速度不是很快，但能保證其正確性。 圖（ 27） a 圖（ 27） b 玩具飛機(jī)里面需要添加固定副的零件非常多，例如：手輪和第一根棒之間加固定副 時 ， 點(diǎn)擊固定副按鈕，選 Nomal To Grid 模式，依次選擇兩個Bodies 和一個 Location，在選擇 Location 時盡量選擇其交點(diǎn)處，依此方法添加所有的固定副。 轉(zhuǎn)動副 的創(chuàng)建 玩具飛機(jī)中地板，連桿，飛機(jī)下半身之間的運(yùn)動關(guān)系均為轉(zhuǎn)動，因此，要對其全部創(chuàng)建轉(zhuǎn)動副。 轉(zhuǎn)動副的創(chuàng)建方式與固定副類似：單擊上圖中的轉(zhuǎn)動副按鈕，選擇要創(chuàng)建的零件，由前面的分析可知地板繞著飛機(jī)下半身轉(zhuǎn)動，連桿與地板的相對運(yùn)動仍然為轉(zhuǎn)動。 碰撞的創(chuàng)建 碰撞約束的創(chuàng)建，對玩具 飛機(jī)的運(yùn)動過程