副標題#e#    0前言
   
    虛擬樣機技術是建造物理樣機前對設計對象在計算機上建立的虛擬模型機，利用其完成設計對象功能的可行性及其工作性能的分析，更好地理解系統的運動特性、動力特性，比較設計方案，優化設計，提高產品質量和機械設計效率等。仿真模型的建立和模擬現實條件是虛擬樣機的重要基礎。筆者設計的六自由度液壓平臺因其自由度較多，正過程的運動仿真比較困難，進行運動逆過程的仿真，即給定末部執行器的運動軌跡或運動參數，來研究各驅動液壓缸的運動參數和特性，包括平臺的建模、仿真運動過程、極限位置、最大運動量、干涉等。
   

    1 液壓平臺的基本結構設計
   
    液壓六自由度運動平臺本體結構包括上、下平臺，變長桿系統，鏈接上、下平臺和變長桿的鉸接元件，力傳感元件，位移傳感元件等，如圖1所示。
   
    下平臺為固定平臺，上平臺是可動平臺，采用6根變長桿機構驅動。6根變長支桿采用鉸接在上、下平臺之間的液壓缸進行運動驅動。從模仿人肌肉的角度出發，為體現機構、檢測一體化的思想，將力傳感器分別集成在液壓平臺的2個平臺間的6個液壓缸的缸桿上，用6個一維拉、壓傳感器檢測1個六維力。
   
    位移檢測元件位移傳感器選用FX.11型直流差動變壓器式位移傳感器。它把振蕩器、相敏解調器與差動變壓器封裝在一起，只需提供穩定的直流電源，就能獲得與位移量成線性關系的直流電壓輸出。鉸接元件，采用萬向節鉸接設計。這樣，在支路上，上、下萬向節各有2個轉動的自由度，液壓缸伸縮有1個移動自由度，缺少的1個轉動自由度由液壓缸和液壓活塞桿的相對轉動實現。
   
    按照上面的設計原則，采用的結構尺寸：上、下鉸接元件的分布圓半徑分別為上平臺半徑ra=300mm，下平臺半徑rb=600mm，液壓缸行程為60mm，上、下平臺的初始位置高度為h=1.5ra的負二次方，上、下鉸接點之間的距離和上平臺端鉸接元件的分布圓之間的關系滿足：l*l=4．5r*r另外，為了保證鉸接元件運動副運動空間的充分利用，采用支座設計使鉸接元件在液壓缸的中間工作位置時處在原始狀態(即鉸接元件的軸線重合狀態)。
   

    2虛擬樣機的建立與仿真
   
    SW是美國SolidWorks公司生產的完全基于NT／Windows平臺的集三維機械設計(CAD)、機構運動仿真分析和結構有限元分析(CAE)、計算機輔助制造(CAM)、大型企業管理(PDM)等各種功能為一體的軟件。利用SW對六自由度液壓平臺進行建模和運動分析，必須以三維實體為基礎，合理選擇運動副和定義連桿的運動驅動，從而實現六自由度液壓平臺的正確運動仿真。同其它方法相比，該方法可以很容易解決看起來很復雜的機構系統仿真問題。依托SW強大的運動分析功能，能精確地對研究對象進行空間運動位置及運動參數的計算，并可以得出漂亮的虛擬現實的動畫演示，能夠很好地解決復雜機構的運動規律問題。通過建立虛擬仿真環境進行仿真試驗研究，可以降低實驗成本，提高實驗效率。并且能夠對運動狀態進行仿真，檢查機構設計的合理性等，對實際樣機的設計具有重要的參考和指導價值。
   
    2．1 零件建模
   
    機構設計是和造型設計合為一體的，所以必須在零件模式下繪出零件的立體模型。SolidWorks是非常有效的三維設計軟件，利用軟件進行實體建模十分方便。根據部件的形狀和尺寸，在SolidWorks軟件的零件模塊中利用拉伸、旋轉、掃描等特征創建方式建立各個零件的模型。在建模過程中，一定要充分利用各零部件之間的位置關系和連接關系，選擇合適的草繪平面、參照平面及特征的生成方式，即通過合理地設定各零件之間的父子關系，以盡量減少部件上的定位尺寸，提高設計效率。這里不做具體分析，主要零部件的建模結構如圖3所示。
   

    利用SW軟件的零件建模模塊(Parts)生成六自由度液壓平臺各零件的三維模型，其中平臺的基座、上平臺與液壓缸聯接用萬向節的聯接座，設計比較復雜和困難，因其接觸配合面為一空間面，與坐標平面無任何位置關系，又要保證下動板處于中間位置時，液壓缸和兩側的萬向節的4個叉形接頭軸線重合，并要保證與基座相接的萬向節回轉中心分布在直徑600mm的圓上，與下動板相接的萬向節回轉中心分布在直徑300mm的圓上，萬向節兩兩成對，共3對，每對回轉中間距80mm，圓周分布(參考圖1和圖6)。所以要經過精確空間位置計算，利用構建輔助線、輔助面、拉伸等方法完成建模。