副標題#e#    1引言
   
    機械工程中的虛擬樣機技術(shù)又稱為機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)，是國際上20世紀80年代隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機輔助工程技術(shù)，其核心是利用計算機輔助分析技術(shù)進行機械系統(tǒng)的運動學和動力學分析。它是一種基于產(chǎn)品的計算機仿真模型的數(shù)字化設(shè)計方法，這些數(shù)字模型即虛擬樣機的建造及仿真，可以大大簡化機械產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)過程，大幅度縮短開發(fā)周期。
   
    并聯(lián)機器人機構(gòu)是近二十多年來發(fā)展起來的一種機器人種類。它與串聯(lián)機器人(即工業(yè)機器人)相比，具有剛度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載能力大、精度高、速度和加速度高、位置反解容易等諸多特點，與串聯(lián)機器人形成互補，應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊。目前，國內(nèi)外研究并聯(lián)機器人機構(gòu)多集中在3自由度(三平移)和六自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)，而3自由度(至少具有一個轉(zhuǎn)動),4和5自由度的并聯(lián)機構(gòu)的研究比較少。主要原因是受并聯(lián)機構(gòu)的各分支鏈相同和對稱的影響。但是研究表明在先進制造裝備的研發(fā)領(lǐng)域看好3、4和5自由度的并聯(lián)機器人機構(gòu)，如以機器人工作臺為應(yīng)用背景的具有3,4,5自由度的并聯(lián)機構(gòu)。
   
    本文就一種新型四自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)的理論分析后，運用虛擬樣機技術(shù)，在SolidWorks軟件平臺上構(gòu)建該并聯(lián)機器人機構(gòu)模型，得到其運動特性曲線，為進行工程分析、設(shè)計優(yōu)化和最終的實際樣機的試制奠定了基礎(chǔ)，為其他結(jié)構(gòu)形式的并聯(lián)機構(gòu)虛擬樣機的設(shè)計提供參考。
   
    2四自由度并聯(lián)機器人機構(gòu)
   
    平行滑塊式四自由度并聯(lián)機構(gòu)，其中的兩條腿由固定長度的桿一端通過球鉸（s）與滑塊連接，另一端通過球鉸（s）與動平臺連接;另外兩條腿由固定長度的桿一端通過轉(zhuǎn)動副(R)與滑塊連接，另一端通過兩個互相垂直的轉(zhuǎn)動副(R)與動平臺連接。滑塊由滾珠絲杠副驅(qū)動，組成平行移動副，4個移動副分布在一個平面內(nèi)。平行滑塊式四自由度并聯(lián)機構(gòu)見圖1，圖2為計算模型圖。四自由度并聯(lián)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)有動平臺的球鉸分布參數(shù)CD= m ,BC=n，平行導(dǎo)軌間的距離S，桿長Li(i=1,2,3,4)，導(dǎo)軌的長度L。四自由度并聯(lián)機構(gòu)包括桿、定平臺和動平臺平臺共10個桿件，連接這10個桿件的有12個運動副。該種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及驅(qū)動控制等均可按常規(guī)機電技術(shù)進行設(shè)計和安裝。如在動平臺上安裝動刀頭和刀具，即可以作為并聯(lián)結(jié)構(gòu)的虛擬軸數(shù)控機床;如在動平臺上安裝測頭即可以作為并聯(lián)坐標測量機的執(zhí)行機構(gòu)。

    
    3并聯(lián)機構(gòu)的參數(shù)化實體建模
   
    3.1 SolidWorks設(shè)計環(huán)境
   
    建立并聯(lián)機構(gòu)的實體模型是對其進行仿真和分析的前提，當完成總體設(shè)計、概念設(shè)計和尺度綜合后，可在三維機械CAD軟件SolidWorks平臺下按照機構(gòu)的實際尺寸進行樣機實體建模。整個建模過程采用自下而上和并行工程的建模策略，分兩個層面完成。第一層面按照零件的實際設(shè)計尺寸對零件個休造型，第二個層面根據(jù)Teamwork的思想，利用三維CAD軟件的自動管理文檔功能實時監(jiān)控樣機的設(shè)計過程，并模擬機構(gòu)實際裝配過程進行機構(gòu)零部件的裝配，還可利用三維CAD軟件的渲染功能對3D模型進行色彩、材質(zhì)、紋理、光照處理，以增強虛擬樣機的真實感。
   
    同時SolidWorks軟件具有以下幾個功能:
   
    1)全參數(shù)化特征實體建模，以便于進行設(shè)計中的結(jié)構(gòu)設(shè)計修改;
    2)運動部件之間的干涉檢查;
    3)可靠的工程分析數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，可以在設(shè)計環(huán)境中與工程分析軟件鏈接，結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)等的設(shè)計更改可以直接與工程分析關(guān)聯(lián)，使設(shè)計和分析做到平行一致;
    4)3D模型與2D工程圖全相關(guān)，確保虛擬樣機設(shè)計中數(shù)據(jù)的一致性。
   
    SolidWorks所以5olidWorks軟件具有滿足并聯(lián)機構(gòu)虛擬樣機參數(shù)化設(shè)計的要求。