3模型庫的建立
   
    建立模型庫是指給定非標(biāo)準(zhǔn)件基本參數(shù)，自動(dòng)生成三維模型。例如在建立圓柱齒輪的三維模型時(shí)，只需要輸人齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角等幾個(gè)參數(shù)后，就能在solidWorks中自動(dòng)生成用戶所需的三維模型。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件可以把它的規(guī)格、型號(hào)放在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中，直接創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫，注意數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的單位應(yīng)該和計(jì)算過程中數(shù)據(jù)單位保持一致，避免邏輯錯(cuò)誤，利用數(shù)據(jù)庫當(dāng)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可直接建立三維模型。用ADO實(shí)現(xiàn)VC和數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)讀寫，ADO中的編程模型一般由一個(gè)動(dòng)作序列組成，步驟為:①接到一個(gè)數(shù)據(jù)源;②確定對(duì)該數(shù)據(jù)源的一個(gè)查詢;③執(zhí)行該查詢;④把查詢數(shù)據(jù)檢索到一個(gè)能夠在C++代碼中很容易訪問的對(duì)象中;⑤如果需要，則更新該數(shù)據(jù)源，以反映對(duì)該數(shù)據(jù)的編輯;⑥提供檢測(cè)錯(cuò)誤的一般方法。
   
    對(duì)于連桿類等具有一系列尺寸的零件，只需要改變長(zhǎng)短，無需改動(dòng)其他尺寸。對(duì)于這類零件采用系列零件設(shè)計(jì)表技術(shù)，它是SolidWorks和Excel軟件無縫集成的表現(xiàn)，先生成一個(gè)連桿，然后調(diào)用SolidWorks中的零件設(shè)計(jì)表模塊，把變動(dòng)的系列尺寸直接輸入到Excel中保存起來，與此同時(shí)，在SolidWorks的環(huán)境管理器中生成與之對(duì)應(yīng)的模型，當(dāng)需要某長(zhǎng)度的模型時(shí)，只需雙擊它重建模型即可馬上生成。這樣可以方便用戶隨時(shí)調(diào)用不同尺寸的桿件進(jìn)行機(jī)構(gòu)拼裝用戶在拼裝機(jī)構(gòu)的過程中如果沒有需要的連桿或其他零件，那么可利用SolidWorks軟件新建一個(gè)模型后把它放人到模型庫中即可，因而不會(huì)受到實(shí)物的限制，靈活度非常高。
   
    4機(jī)構(gòu)方案的擬定及其評(píng)價(jià)方法
   
    在擬定方案的時(shí)候，運(yùn)用知識(shí)庫中存儲(chǔ)的信息對(duì)初始機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新方案分析，如果以前有類似的方案，則用戶可以繼續(xù)使用，還可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，這樣可以提高效率。對(duì)于以前沒有的方案，首先可以從機(jī)構(gòu)的功能目標(biāo)人手，按其工作原理擬訂方案，其次對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行選型組合。例如，可以完成勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有:連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、行星輪系等;用于非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有:連桿機(jī)構(gòu)、非圓齒輪機(jī)構(gòu)、撓性件傳動(dòng)機(jī)構(gòu);往復(fù)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)有:連桿機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、楔塊機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等。一般情況下，可以找到相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來滿足用戶需要的運(yùn)動(dòng)。在確定基本機(jī)構(gòu)后，要對(duì)基本機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合，機(jī)構(gòu)的組合是指在機(jī)構(gòu)選型的基礎(chǔ)上，根據(jù)功能目標(biāo)或工藝動(dòng)作的各種需要，組合創(chuàng)新機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。對(duì)于已經(jīng)給出的方案有以下5方面評(píng)價(jià)內(nèi)容:功能性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可操作性、舒適性。其評(píng)價(jià)方法是:采用各種功能指標(biāo)量化法，即把參評(píng)的各項(xiàng)功能指標(biāo)分別乘以加權(quán)系數(shù)制定出評(píng)價(jià)函數(shù):先列出每一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)并把它進(jìn)行量化，然后根據(jù)每項(xiàng)指標(biāo)的重要程度分別賦予不同的加權(quán)系數(shù):
   

    在具體實(shí)施方案時(shí)，用戶畫出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，從模型庫中調(diào)人所需的模型進(jìn)行虛擬裝配，讓系統(tǒng)按標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行分析驗(yàn)證，檢查其是否達(dá)到滿意的程度，如果滿意則可以進(jìn)行實(shí)際裝配，否則，重新選擇或者改進(jìn)方案，重新虛擬裝配直到得出滿意的運(yùn)動(dòng)方案為止。
   
    5虛擬裝配與構(gòu)件之間的干涉檢測(cè)
   
    用戶根據(jù)已經(jīng)選定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案確定需要用到的各種虛擬零件，將他們共同保存在磁盤的某一個(gè)文件夾中，打開SolidWorks軟件，新建一裝配體文件，將選好的零件依次插人到裝配體文件中，在零件之間添加相應(yīng)的裝配配合關(guān)系即可。例如:零件之間是通過鉸接裝配，則可添加轉(zhuǎn)動(dòng)副;如果是平面接觸，則添加移動(dòng)副。各構(gòu)件之間的裝配關(guān)系及其運(yùn)動(dòng)副關(guān)系定義如下:若是轉(zhuǎn)動(dòng)副，則在兩零件連接處添加端面貼合和同軸心關(guān)系;若是移動(dòng)副，則在兩零件接觸處添加平面貼合關(guān)系。機(jī)架和導(dǎo)軌等固定不動(dòng)的構(gòu)件通過右擊SolidWorks特征管理樹(Feature manager)中相應(yīng)零件的實(shí)體名，在彈出的菜單內(nèi)選擇"固定"來實(shí)現(xiàn)。由于SolidWorks是基于Windows開發(fā)出來的，并且它含有尺寸驅(qū)動(dòng)功能，用戶利用這個(gè)功能可以對(duì)已經(jīng)建好的裝配模型隨時(shí)修改。當(dāng)它修改某一個(gè)尺寸時(shí)，其他的一些關(guān)聯(lián)尺寸也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的改變，而不必拆卸零件重新裝配，這在實(shí)物裝配中是不能實(shí)現(xiàn)的。完成虛擬裝配后進(jìn)行干涉檢查，例如，檢查一個(gè)平面連桿機(jī)構(gòu)在同一平面的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副之間是否發(fā)生位置千涉，直觀檢查干涉情況的方法是拖動(dòng)其中某個(gè)構(gòu)件觀察各構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)中是否發(fā)生位置重疊或者桿件之間是否發(fā)生碰撞，如果發(fā)生這種情況，則需要調(diào)整機(jī)構(gòu)中的某些參數(shù)使之避免干涉。
   
    6機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力仿真
   
    機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真是指在每一運(yùn)動(dòng)時(shí)刻，各個(gè)構(gòu)件在空間中的位置用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示出來。其方法有兩種:①圖解法，把每一個(gè)時(shí)刻機(jī)構(gòu)的狀態(tài)繪制出來，通過它來確定機(jī)構(gòu)某點(diǎn)在此刻的位置，這種方法的精度不高;②解析法，它是根據(jù)機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系利用封閉矢量的方法計(jì)算出點(diǎn)的位置。因而，運(yùn)用解析法和計(jì)算機(jī)相結(jié)合就可以計(jì)算出桿上某一點(diǎn)不同時(shí)刻的不同位置。由于各個(gè)構(gòu)件在原裝配關(guān)系中有各種約束關(guān)系，機(jī)構(gòu)本身特性也就確定了，而機(jī)構(gòu)固定不動(dòng)的零件放在空間的任何位置不會(huì)改變機(jī)構(gòu)上某點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀。完成運(yùn)動(dòng)分析之后，為了判斷所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)特性的優(yōu)劣，需要對(duì)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性加以分析，提取感興趣點(diǎn)進(jìn)行位置、速度和加速度分析以便作出機(jī)構(gòu)特性優(yōu)劣的最后評(píng)判。如圖3所示曲線①是E點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，帶箭頭的直線②為E點(diǎn)瞬時(shí)速度方向，帶箭頭的直線③為E點(diǎn)瞬時(shí)加速度方向。圖4一圖7分別是E點(diǎn)X向速度、加速度和Y向速度、加速度圖。
   

    7結(jié)論
   
    虛擬機(jī)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)踐系統(tǒng)可以幫助用戶快速地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，通過可視化的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)分析，在線對(duì)機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行修改，從而整理出最優(yōu)的方案。因此，本系統(tǒng)可以培養(yǎng)用戶對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的整體認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)用戶的創(chuàng)新意識(shí)、綜合設(shè)計(jì)及工程實(shí)踐動(dòng)手能力。用戶在機(jī)構(gòu)拼裝的過程中熟悉機(jī)構(gòu)及機(jī)械設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的典型問題，通過分析，解決問題，可以把運(yùn)動(dòng)方案中的一些基本知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，對(duì)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性有一個(gè)更加深人的理解。