副標(biāo)題#e#    無論是傳統(tǒng)的手工繪圖設(shè)計，還是二維CAD計算機(jī)輔助設(shè)計，對于運(yùn)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計都沒有辦法處理。簡單的機(jī)構(gòu)運(yùn)動還可以模擬，但稍微復(fù)雜一點(diǎn)的運(yùn)動機(jī)構(gòu)就束手無策了，隨著計算機(jī)輔助設(shè)計CAD的飛速發(fā)展，應(yīng)用設(shè)計的功能日益增強(qiáng)，CAD已不僅僅限于二維圖紙設(shè)計，而且只有建立三維立體模型，生成數(shù)控代碼，將多個三維立體模型裝配為構(gòu)件并進(jìn)行動態(tài)仿真的功能，通過在計算機(jī)上建立虛擬的裝配模型，并對模型進(jìn)行各種動態(tài)性能的分析，如裝配過程中零件與零件干涉情況分析，從而可實(shí)現(xiàn)利用數(shù)字化形式模擬代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)物試驗(yàn)，可大大簡化產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)過程，優(yōu)化構(gòu)件的裝配方案，如鋼結(jié)構(gòu)工程中可優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)施工安裝方案，大幅度縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，減少產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和成本，提高了系統(tǒng)性能，獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計產(chǎn)品。
   
    目前，基于Solidworks, Pro/E, UG等CAD軟件的立體零件建模，三維零件模擬裝配等功能已經(jīng)成熟，在計算機(jī)屏幕上便可實(shí)現(xiàn)以零件模型代替實(shí)物，進(jìn)行方案選擇及修改、運(yùn)動分析及校核，為產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)帶來很大的方便，以下結(jié)合Solidworks2006軟件的特點(diǎn)，介紹其在對小高層鋼結(jié)構(gòu)住宅工程中鋼結(jié)構(gòu)安裝的三維動態(tài)仿真的應(yīng)用。
   
    1  SolidWorks 2006的有關(guān)操作
   
    1.1零件實(shí)體的建模
   
    構(gòu)件是由若干零件組成的，因此，在運(yùn)動機(jī)構(gòu)動態(tài)仿真前，要先做有關(guān)零件的實(shí)體建模。Solidworks2006用戶界面非常人性化，便于操作。在Solidworks的標(biāo)準(zhǔn)菜單中，包含了各種用于創(chuàng)建零件特征和基準(zhǔn)特征的命令。其中基礎(chǔ)實(shí)體特征主要有拉伸凸臺l基體、旋轉(zhuǎn)凸臺/基體等。在基礎(chǔ)實(shí)體特征上可添加圓角、倒角、筋、抽殼、拔模及異型孔、線性陣列、圓周陣列、鏡像等放置特征，這些特征的創(chuàng)建對于實(shí)體造型的完整性非常重要。在處理復(fù)雜的幾何形狀時還需要其它高級特征選項(xiàng)，包括掃描、放樣凸臺/基體及參考幾何體中基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)面這些定位特征等。通過以上特征造型技術(shù)在Solidworks能設(shè)計出需要的實(shí)體特征。
   
    1.2零件的裝配
   
    利用Solidworks的裝配體模塊，可將零件模型裝配成機(jī)械系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的CAD創(chuàng)建三維裝配體模型流程相比，在Solidworks裝配體環(huán)境中可在位創(chuàng)建零件，也可以在裝配體環(huán)境中修改零件而不需要單獨(dú)打開該零件。當(dāng)保存裝配體時，零件文件也被保存到指定的目錄。當(dāng)在位創(chuàng)建零件，或在多個裝配體中使用或重用零件時，可使用Solidworks創(chuàng)建的有自適應(yīng)特征的零件，自適應(yīng)零件能夠根據(jù)其它零件自動調(diào)整到相應(yīng)的大小和位置。這樣可節(jié)約時間，提高精度，從而大大提高了設(shè)計的靈活性，減少了工作量。
   
    1.3動態(tài)仿真可視化功能
   
    當(dāng)零件裝配成一系統(tǒng)之后，常常需要對系統(tǒng)做運(yùn)動分析。而分析結(jié)果最好的表達(dá)方式莫過于動畫，因?yàn)閯赢嬍且环N傳遞設(shè)計思想，記錄仿真的良好載體，它的特點(diǎn)就在于形象和直觀。Animator就是一個與Solidworks完全集成的動畫制作軟件插件，它能將Solidworks的三維模型實(shí)現(xiàn)動態(tài)的可視化，并且實(shí)時錄制構(gòu)件設(shè)計的模擬裝配過程、模擬拆卸過程和構(gòu)件的模擬運(yùn)行過程，將設(shè)計者的意圖更好地傳遞給客戶。
   
    在Solidworks2006中，Animator的功能得到了增強(qiáng)，它和Solidworks2006中另一插件PhotoWorks無縫結(jié)合，可充分利用Solidworks獨(dú)有的實(shí)體模型和PhotoWorks的高品質(zhì)的渲染功能。通過全相關(guān)來保證精度，包括保持配合約束關(guān)系和零件設(shè)計、裝配設(shè)計和工程圖之間的同步更新。通過增強(qiáng)的圖形燈光控制來增強(qiáng)視覺效果。通過專業(yè)的燈光控制和為零件的特征增加材質(zhì)，來產(chǎn)生高質(zhì)量的動畫效果。依靠龐大的材質(zhì)、紋理和背景庫，增強(qiáng)視覺沖擊力。
   
    2三維動態(tài)仿真實(shí)例
   
    2.1仿真對象
   
    本文以即墨德馨園小高層鋼結(jié)構(gòu)住宅A8樓為研究對象，動態(tài)仿真其第1節(jié)鋼柱及鋼梁的安裝，詳細(xì)地說明了鋼結(jié)構(gòu)安裝仿真的操作步驟和方法。
   
    2.2零件的三維建模
   
    在本例主要需要4種零件，包括鋼管柱、熱扎H型鋼梁、牛腿環(huán)板、鋼柱對接連接器，其次是一些附件包括墊鐵組、連接用的螺栓、螺母及栓釘?shù)取Ｈ鐖D1所示。
   

    2.3鋼構(gòu)件的裝配
   
    以上零件完成建模后，就可以對其裝配(鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝)。先新建一個裝配體然后在插人零部件對話框中點(diǎn)擊瀏覽依次選擇要插入的零部件即可。其中第1個加人的零件十分重要，它是整個裝配體的裝配基礎(chǔ)，Solidworks已默認(rèn)第1個零件為非運(yùn)動體，其他所有的裝配體零件都是以此為基礎(chǔ)，本工程選擇地基為裝配參照體。調(diào)人零件后，要使零件之間達(dá)到準(zhǔn)確的裝配，必須建立準(zhǔn)確的裝配約束，兩個零件之間的配合關(guān)系一般用6個自由度來描述:3個坐標(biāo)方向的位移以及繞這3個坐標(biāo)方向的轉(zhuǎn)動，圍繞這6個自由度，系統(tǒng)在配合菜單下提供了包括角度、重合、同心、距離、平行、垂直、相切的7種標(biāo)準(zhǔn)配合和包括凸輪推桿配合、齒輪配合、限制配合、對稱配合、及寬度配合的4種高級配合，可以使用這些配合精確地放置實(shí)體。裝配好的效果如圖2所示。