一種杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)技術(shù)，涉及一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)的杠桿系統(tǒng)裝配方法。該方法主要運(yùn)用CATIA二次開(kāi)發(fā)技術(shù)CAA進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)接口訪問(wèn)及其函數(shù)的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)杠桿系統(tǒng)所使用設(shè)備的快速虛擬裝配，裝配時(shí)只需調(diào)用執(zhí)行程序即可快速完成杠桿系統(tǒng)的虛擬裝配，并形成相應(yīng)的裝配模型文件。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：基于CATIA環(huán)境但無(wú)需進(jìn)入CATIA界面進(jìn)行交互操作，虛擬裝配時(shí)沒(méi)有復(fù)雜的約束創(chuàng)建，在較短的時(shí)間內(nèi)即可完成杠桿系統(tǒng)的虛擬裝配，相比原來(lái)的二維試驗(yàn)設(shè)計(jì)更加直觀，能夠方便地檢查各試驗(yàn)工況的加載情況，避免了物理試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)發(fā)現(xiàn)干涉或設(shè)計(jì)不合理后再重新設(shè)計(jì)，有利于縮短試驗(yàn)準(zhǔn)備周期。
【專利說(shuō)明】一種杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)技術(shù)，涉及一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)的杠桿系統(tǒng)裝配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]杠桿系統(tǒng)是指飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)加載時(shí)由杠桿和其連接設(shè)備組成的加載系統(tǒng)。目前，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中杠桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仍然依靠80年代開(kāi)發(fā)的基于Dos環(huán)境下的杠桿系統(tǒng)自動(dòng)化軟件，通過(guò)輸入膠布帶載荷調(diào)用該軟件得到基于AutoCAD的二維杠桿圖，工人根據(jù)二維杠桿圖進(jìn)行試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的施工，但由于采用的是二維的方式，圖形化的輸出結(jié)果不夠直觀，設(shè)計(jì)過(guò)程中如若發(fā)生干涉碰撞等情況時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生該種情況，需要再次修改設(shè)計(jì)，對(duì)試驗(yàn)準(zhǔn)備周期產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。
[0003]虛擬裝配是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的典型應(yīng)用，其價(jià)值引起了越來(lái)越廣泛的關(guān)注，其目的是將不同的零件組裝成一個(gè)裝配體，定義不同零件之間的相對(duì)位置或約束關(guān)系，進(jìn)行零件之間的動(dòng)態(tài)干涉檢查，以發(fā)現(xiàn)裝配體中的不合理部分。借助虛擬裝配技術(shù)，使得在設(shè)計(jì)階段就能了解設(shè)計(jì)結(jié)果的裝配性，有利于提升設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。
[0004]CAA(Component Application Architecture)是 CATIA 產(chǎn)品擴(kuò)展和客戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的有力工具，它建構(gòu)在Microsoft Visual Studio VC++下,利用其提供的API可實(shí)現(xiàn)對(duì)CATIA軟件的深層次開(kāi)發(fā)?；诖?，李維學(xué)等在“機(jī)械制造”雜志中論述了 “基于CATIAV5 二次開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品自動(dòng)裝配方法”(2010，48(1):40-42)，該文獻(xiàn)中以部件軸坐標(biāo)系為基礎(chǔ)，通過(guò)建立部件間軸系的約束關(guān)系(如共線約束、共面約束以及夾角約束等)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸的重合從而達(dá)到虛擬裝配的目的，由于該方法以零件間的約束關(guān)系為基礎(chǔ)，裝配時(shí)需對(duì)裝配模型進(jìn)行遞歸查找零件模型和參考元素的工作，適合于裝配模型中涉及零件較少的裝配，當(dāng)裝配的模型較多時(shí)效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:提供一種速度快、效率高的杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法，其包括如下步驟:
[0007]步驟1:構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)備庫(kù)，即通用設(shè)備庫(kù)和專用杠桿庫(kù)
[0008]其中，通用設(shè)備庫(kù)是依據(jù)通用設(shè)備數(shù)據(jù)表提供的數(shù)據(jù)，先后進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模塊和庫(kù)編輯器模塊按常規(guī)方式建立；
[0009]專用杠桿庫(kù)的數(shù)據(jù)源是杠桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件，每個(gè)記錄代表一個(gè)專用杠桿；
[0010]步驟2:對(duì)杠桿系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，并對(duì)各分區(qū)所涉及的零件模型進(jìn)行輔助處理
[0011]其過(guò)程如下:(2.1)打開(kāi)代表杠桿切面和聯(lián)合面的數(shù)據(jù)文件，提取加載方向矢量、設(shè)備的部件號(hào)以及三維坐標(biāo)；
[0012](2.2)依據(jù)設(shè)備的部件號(hào)在基礎(chǔ)設(shè)備庫(kù)中進(jìn)行查找，將找到的零件模型進(jìn)行打開(kāi)；
[0013](2.3)讀取零件模型的部件號(hào)屬性，并進(jìn)行相應(yīng)的修改；
[0014](2.4)保存修改后的零件模型到自定義的虛擬裝配目錄中，形成零件模型集；
[0015](2.5)建立裝配數(shù)據(jù)文本文件，將加載方向矢量以及各個(gè)設(shè)備新的部件號(hào)、三維坐標(biāo)依次以杠桿、左端連接件、右端連接件三個(gè)為一組逐行寫(xiě)入到裝配數(shù)據(jù)文本文件中；
[0016]步驟3:零件模型裝配
[0017](3.1)新建立裝配模型，并返回相應(yīng)的產(chǎn)品特征對(duì)象；
[0018](3.2)打開(kāi)裝配數(shù)據(jù)文本文件，建立設(shè)備零件模型的全局坐標(biāo)系；
[0019](3.3)利用全局坐標(biāo)系建立相應(yīng)設(shè)備的變換矩陣；
[0020](3.4)從自定義的虛擬裝配目錄中打開(kāi)相應(yīng)的零件模型，并添加到裝配模型中；
[0021](3.5)利用零件模型進(jìn)行變換接口的訪問(wèn)，基于獲得的變換接口利用其函數(shù)完成零件模型對(duì)變換矩陣的應(yīng)用，變換后的零件模型將移動(dòng)到其全局坐標(biāo)系所在位置；
[0022](3.6)當(dāng)所有零件模型完成變換操作后保存裝配模型，完成虛擬裝配。
[0023]在虛擬裝配前構(gòu)建了虛擬裝配所需的基礎(chǔ)設(shè)備庫(kù)，特別是專用杠桿庫(kù)構(gòu)建過(guò)程中，先基于CATIA軟件建立參數(shù)化的專用杠桿模板，后通過(guò)修改杠桿模板的尺寸參數(shù)，并進(jìn)行相應(yīng)的部件號(hào)編制，修改完成后把模型另存到專用杠桿目錄中，實(shí)現(xiàn)新專用杠桿模型的創(chuàng)建。
[0024]對(duì)杠桿系統(tǒng)以區(qū)為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，一個(gè)分區(qū)代表一個(gè)作動(dòng)筒加載點(diǎn)下的所有原始膠布帶加載點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域，分區(qū)由一個(gè)或多個(gè)切面構(gòu)成，其中，切面所對(duì)應(yīng)的杠桿系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件為QMxx.dat文件，聯(lián)合面所對(duì)應(yīng)的杠桿系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件為L(zhǎng)H.dat文件。
[0025]建立了杠桿系統(tǒng)各個(gè)零件模型的全局坐標(biāo)系，坐標(biāo)系原點(diǎn)對(duì)應(yīng)于零件模型的三維坐標(biāo)，而各個(gè)軸的矢量通過(guò)以下方法計(jì)算:
[0026](I)Z軸矢量:由試驗(yàn)的加載方向給出，具體從杠桿系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件中獲得；
[0027](2)Y軸矢量:以杠桿坐標(biāo)為起點(diǎn)，左右連接件坐標(biāo)為終點(diǎn)，分別構(gòu)建2個(gè)指向左右連接件的方向矢量，將該方向矢量進(jìn)行叉積，計(jì)算得到三個(gè)設(shè)備所在平面的法向矢量，該法向矢量即為全局坐標(biāo)系的Y軸矢量；
[0028](3) X軸矢量:Χ軸矢量默認(rèn)按照右手坐標(biāo)系由Y軸矢量與Z軸矢量的叉積，當(dāng)杠桿模型需反向裝配時(shí)，以左手坐標(biāo)系計(jì)算X軸矢量。
[0029]步驟2.3中，零件模型的部件號(hào)屬性修改規(guī)則為:新部件號(hào)共分4個(gè)區(qū)，第一區(qū)為分區(qū)標(biāo)識(shí)，第二區(qū)為切面號(hào)或聯(lián)合號(hào)，第三個(gè)區(qū)為設(shè)備代號(hào)，第四個(gè)區(qū)為該設(shè)備在當(dāng)前分區(qū)中的使用次數(shù)。
[0030]建立裝配數(shù)據(jù)文本文件時(shí)，對(duì)杠桿左右力臂的長(zhǎng)短進(jìn)行比較，當(dāng)左端力臂大于右端力臂時(shí)，寫(xiě)出數(shù)據(jù)中杠桿行首用星號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，表示該杠桿在虛擬裝配過(guò)程中需進(jìn)行反向裝配。
[0031]基于全局坐標(biāo)系進(jìn)行CAA變換矩陣的構(gòu)建，并通過(guò)對(duì)每個(gè)零件模型應(yīng)用變換矩陣，實(shí)現(xiàn)零件模型的變換操作，達(dá)到虛擬裝配的目的。
[0032]本發(fā)明的技術(shù)效果是:本項(xiàng)發(fā)明完全是基于三維CATIA環(huán)境下而發(fā)明的虛擬裝配方法，設(shè)備件完全基于真實(shí)尺寸設(shè)計(jì)，僅需較少的操作步驟即可完成杠桿系統(tǒng)所有設(shè)備的虛擬裝配，效果相比原有的二維試驗(yàn)設(shè)計(jì)更加直觀，使試驗(yàn)設(shè)計(jì)人員能夠方便地檢查各試驗(yàn)工況的加載情況，對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性和可行性進(jìn)行評(píng)估，為保證真實(shí)物理試驗(yàn)的成功提供了保證；同時(shí)，借助CATIA的干涉碰撞檢查功能對(duì)裝配結(jié)果進(jìn)行干涉檢查，對(duì)存在干涉的地方進(jìn)行及時(shí)有效的修改，消除了物理試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)發(fā)現(xiàn)干涉或設(shè)計(jì)不合理后再重新設(shè)計(jì)的工作，有利于縮短試驗(yàn)準(zhǔn)備周期。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是本發(fā)明杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法的流程圖
[0034]圖2是本發(fā)明通用杠桿類模型效果圖
[0035]圖3是本發(fā)明通用連接件類模型效果圖
[0036]圖4是本發(fā)明專用杠桿數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖
[0037]圖5是本發(fā)明杠桿系統(tǒng)的二維示意圖
[0038]圖6是本發(fā)明杠桿系統(tǒng)切面數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)圖
[0039]圖7是本發(fā)明杠桿系統(tǒng)的虛擬裝配數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖
[0040]圖8是本發(fā)明杠桿系統(tǒng)的全局坐標(biāo)系示意圖
[0041]圖9是本發(fā)明杠桿系統(tǒng)的虛擬裝配效果圖
[0042]其中，圖5中:
[0043]I為杠桿系統(tǒng)A切面
[0044]2為杠桿系統(tǒng)B切面
[0045]3為杠桿系統(tǒng)C切面
[0046]4為杠桿系統(tǒng)A-C聯(lián)合面
[0047]圖9 中:
[0048]I為右手坐標(biāo)系
[0049]2為左手坐標(biāo)系。
【具體實(shí)施方式】
[0050]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0051]請(qǐng)參閱圖1，其是本發(fā)明杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法的流程圖。
[0052]本發(fā)明在建立基礎(chǔ)設(shè)備庫(kù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用CATIA 二次開(kāi)發(fā)技術(shù)CAA進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)接口訪問(wèn)及其函數(shù)的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)杠桿系統(tǒng)所使用設(shè)備的快速虛擬裝配，裝配時(shí)僅需通過(guò)相應(yīng)程序的調(diào)用即可完成杠桿系統(tǒng)的虛擬裝配，并形成相應(yīng)的裝配產(chǎn)品模型文件。
[0053]在開(kāi)始進(jìn)行虛擬裝配前，需構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)備庫(kù)，即通用設(shè)備庫(kù)和專用杠桿庫(kù)，具體方法為:
[0054]I)通用設(shè)備庫(kù):啟動(dòng)CATIA軟件，依據(jù)通用設(shè)備數(shù)據(jù)表提供的數(shù)據(jù)，先后進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模塊(Part Design)和庫(kù)編輯器(Catalog Editor)模塊按常規(guī)方式建立通用設(shè)備庫(kù)，并利用庫(kù)的解析功能將所有部件解析到通用設(shè)備目錄中。為保證零件虛擬裝配的成功，在建模過(guò)程中制定了統(tǒng)一的建模規(guī)則，具體為:通用杠桿坐標(biāo)系規(guī)定杠桿中段的螺栓連接處為坐標(biāo)原點(diǎn)，短力臂方向?yàn)閄方向，螺栓孔徑方向?yàn)閅方向(圖2)，連接件坐標(biāo)系規(guī)定連接件下端的連接中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，由下端連接中心指向上端連接中心的矢量方向?yàn)閆方向，螺栓孔法向?yàn)閅方向(圖3)，且均按右手坐標(biāo)系構(gòu)建。[0055]2)專用杠桿庫(kù):專用杠桿庫(kù)的數(shù)據(jù)源是杠桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件，即SPL.dat文件，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖4所示，每個(gè)記錄代表一個(gè)專用杠桿。專用杠桿庫(kù)的構(gòu)建主要采用參數(shù)化模板的思想:首先基于CATIA軟件建立專用杠桿模型；然后利用CATIA的公式編輯器(Formula)定義參數(shù)，如部件號(hào)、力臂、長(zhǎng)度、孔徑、高度等，并將這些參數(shù)與模型中的各個(gè)尺寸進(jìn)行關(guān)聯(lián)，此專用杠桿模型即為參數(shù)化模板；接著利用SPL.dat提供的數(shù)據(jù)對(duì)專用杠桿的參數(shù)化模板進(jìn)行參數(shù)提取和修改，并按型號(hào)、左力臂、右力臂方式進(jìn)行部件號(hào)編制，如圖4中記錄4的部件號(hào)為“P10-81-80”，修改完成后把模型另存到專用杠桿目錄中，從而實(shí)現(xiàn)不同專用杠桿模型的創(chuàng)建。
[0056]在基礎(chǔ)設(shè)備庫(kù)建立完成后，下面結(jié)合典型杠桿系統(tǒng)的虛擬裝配實(shí)施例對(duì)本發(fā)明杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法進(jìn)行進(jìn)一步論述:
[0057]杠桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以“區(qū)”為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，一個(gè)分區(qū)代表一個(gè)作動(dòng)筒加載點(diǎn)下的所有原始膠布帶加載點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域，分區(qū)由一個(gè)或多個(gè)切面構(gòu)成，以圖5為例，其為一個(gè)分區(qū)下的杠桿系統(tǒng)二維圖，包括了三個(gè)切面(圖5中的1、2、3)和一個(gè)聯(lián)合面(圖5中的4)，與之對(duì)應(yīng)的杠桿系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件分別為QM01.dat、QM02.dat、QM03.dat以及LH.dat，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖6所示，內(nèi)容包括了杠桿系統(tǒng)所有設(shè)備的連接關(guān)系、三維坐標(biāo)等信息。為完成該區(qū)的虛擬裝配，需對(duì)所涉及的零件模型做一些輔助處理，特別是使該區(qū)的零件模型具有唯一的部件號(hào)標(biāo)識(shí)，步驟如下:
[0058](I)打開(kāi)LH.dat以及QM*.dat文件，提取加載方向矢量、設(shè)備的部件號(hào)(代號(hào))以及三維坐標(biāo)等；
[0059](2)依據(jù)設(shè)備的部件號(hào)在基礎(chǔ)設(shè)備庫(kù)中進(jìn)行查找，將找到的零件模型進(jìn)行打開(kāi)；
[0060](3)讀取零件模型的部件號(hào)屬性，并進(jìn)行相應(yīng)的修改，其修改規(guī)則為:新部件號(hào)共分4個(gè)區(qū)，第一區(qū)為分區(qū)標(biāo)識(shí)，第二區(qū)為切面號(hào)或聯(lián)合號(hào)，第三個(gè)區(qū)為設(shè)備代號(hào)，第四個(gè)區(qū)為該設(shè)備在當(dāng)前分區(qū)中的使用次數(shù)，如“J4-2-14-801-3”，其中J4代表機(jī)翼4號(hào)加載點(diǎn)，2代表2號(hào)切面，14-801代表14-801型通用杠桿，3代表第3次使用。
[0061](4)保存修改后的零件模型到自定義的虛擬裝配目錄中，形成零件模型集；
[0062](5)建立裝配數(shù)據(jù)文本文件，將加載方向矢量以及各個(gè)設(shè)備新的部件號(hào)、三維坐標(biāo)依次以杠桿、左端連接件、右端連接件三個(gè)為一組逐行寫(xiě)入到裝配數(shù)據(jù)文本文件中，如圖8所示，并對(duì)杠桿左右力臂的長(zhǎng)短進(jìn)行比較，當(dāng)左端力臂大于右端力臂時(shí)，寫(xiě)出數(shù)據(jù)中杠桿行首用星號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，表示該杠桿在虛擬裝配過(guò)程中需進(jìn)行反向裝配。
[0063]上述步驟完成后，杠桿系統(tǒng)虛擬裝配的準(zhǔn)備工作基本完成，接下來(lái)進(jìn)行零件模型的實(shí)際裝配工作，實(shí)現(xiàn)原理為:在杠桿系統(tǒng)中，每個(gè)杠桿均與低一級(jí)的連接件構(gòu)成一個(gè)平面，即由杠桿合力點(diǎn)坐標(biāo)與兩個(gè)連接件坐標(biāo)構(gòu)成三點(diǎn)平面(如圖5中Al、A2和A12點(diǎn)可構(gòu)建一個(gè)平面)，這樣每一個(gè)杠桿均有一個(gè)平面與之對(duì)應(yīng)，在該平面內(nèi)的三個(gè)設(shè)備除原點(diǎn)坐標(biāo)不一樣外均采用同樣的全局坐標(biāo)系軸，然后利用全局坐標(biāo)系構(gòu)建變換矩陣，并通過(guò)對(duì)每個(gè)設(shè)備應(yīng)用變換矩陣，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的變換操作，達(dá)到虛擬裝配的目的。具體步驟為:
[0064](I)新建立裝配模型，并返回相應(yīng)的產(chǎn)品特征對(duì)象；
[0065](2)打開(kāi)裝配數(shù)據(jù)文本文件，建立所有設(shè)備零件模型的全局坐標(biāo)系，其算法參見(jiàn)圖8所示，A、B點(diǎn)分別為左右連接件的連接點(diǎn)，O點(diǎn)為杠桿的合力點(diǎn)，用矢量原理構(gòu)建0Α、0Β矢量，并進(jìn)行OA與OB矢量的叉積，計(jì)算得出全局坐標(biāo)系的Y向矢量，而Z向由加載方向矢量構(gòu)成，X向矢量默認(rèn)按照右手坐標(biāo)系由Y向矢量與Z向的矢量叉積計(jì)算得出，但當(dāng)杠桿需反向裝配時(shí)，以左手坐標(biāo)系計(jì)算X方向矢量；
[0066](3)利用全局坐標(biāo)系建立相應(yīng)設(shè)備的變換矩陣；
[0067](4)從自定義的虛擬裝配目錄中打開(kāi)相應(yīng)的零件模型，并添加到裝配模型中；
[0068](5)利用零件模型進(jìn)行變換接口的訪問(wèn)，基于獲得的變換接口利用其函數(shù)完成零件模型對(duì)變換矩陣的應(yīng)用，變換后的零件模型將移動(dòng)到其全局坐標(biāo)系所在位置；
[0069](6)當(dāng)所有零件模型完成變換操作后保存裝配模型，虛擬裝配完成。
[0070]最后，利用裝配設(shè)計(jì)模塊中的干涉檢查功能對(duì)裝配模型進(jìn)行干涉檢查，虛擬裝配效果圖如圖9所示。
[0071]與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)或積極效果
[0072]本發(fā)明是基于CATIA三維環(huán)境下而提出的虛擬裝配方法，所涉及的設(shè)備件基于真實(shí)尺寸設(shè)計(jì)，裝配過(guò)程不涉及模型間的約束操作，僅需調(diào)用執(zhí)行程序即可完成分區(qū)下所有設(shè)備的虛擬裝配，裝配效率高，且效果相比傳統(tǒng)的杠桿系統(tǒng)二維圖更直觀，使試驗(yàn)設(shè)計(jì)人員能夠方便地檢查各試驗(yàn)工況的加載情況，對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性和可行性進(jìn)行評(píng)估，為保證真實(shí)物理試驗(yàn)的成功提供了保障。同時(shí)，借助CATIA的干涉碰撞檢查功能對(duì)裝配結(jié)果進(jìn)行干涉檢查，對(duì)存在干涉的地方進(jìn)行及時(shí)有效的修改，消除了物理試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)發(fā)現(xiàn)干涉或設(shè)計(jì)不合理后再重新設(shè)計(jì)的工作，有效縮短了試驗(yàn)準(zhǔn)備周期，提高了工作效率，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
【權(quán)利要求】
1.一種杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)備庫(kù)，即通用設(shè)備庫(kù)和專用杠桿庫(kù) 其中，通用設(shè)備庫(kù)是依據(jù)通用設(shè)備數(shù)據(jù)表提供的數(shù)據(jù)，先后進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模塊和庫(kù)編輯器模塊按常規(guī)方式建立； 專用杠桿庫(kù)的數(shù)據(jù)源是杠桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件，每個(gè)記錄代表一個(gè)專用杠桿； 步驟2:對(duì)杠桿系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)，并對(duì)各分區(qū)所涉及的零件模型進(jìn)行輔助處理其過(guò)程如下:(2.1)打開(kāi)代表杠桿切面和聯(lián)合面的數(shù)據(jù)文件，提取加載方向矢量、設(shè)備的部件號(hào)以及三維坐標(biāo)； (2.2)依據(jù)設(shè)備的部件號(hào)在基礎(chǔ)設(shè)備庫(kù)中進(jìn)行查找，將找到的零件模型進(jìn)行打開(kāi)； (2.3)讀取零件模型的部件號(hào)屬性，并進(jìn)行相應(yīng)的修改； (2.4)保存修改后的零件模型到自定義的虛擬裝配目錄中，形成零件模型集； (2.5)建立裝配數(shù)據(jù)文本文件，將加載方向矢量以及各個(gè)設(shè)備新的部件號(hào)、三維坐標(biāo)依次以杠桿、左端連接件、右端連接件三個(gè)為一組逐行寫(xiě)入到裝配數(shù)據(jù)文本文件中； 步驟3:零件模型裝配 (3.1)新建立裝配模型，并返回相應(yīng)的產(chǎn)品特征對(duì)象； (3.2)打開(kāi)裝配數(shù)據(jù)文本文件，建立設(shè)備零件模型的全局坐標(biāo)系； (3.3)利用全局坐標(biāo)系建立相應(yīng)設(shè)備的變換矩陣； (3.4)從自定義的虛擬裝配目錄中打開(kāi)相應(yīng)的零件模型，并添加到裝配模型中； (3.5)利用零件模型進(jìn)行變換接口的訪問(wèn)，基于獲得的變換接口利用其函數(shù)完成零件模型對(duì)變換矩陣的應(yīng)用，變換后的零件模型將移動(dòng)到其全局坐標(biāo)系所在位置； (3.6)當(dāng)所有零件模型完成變換操作后保存裝配模型，完成虛擬裝配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法，其特征在于:在虛擬裝配前構(gòu)建了虛擬裝配所需的基礎(chǔ)設(shè)備庫(kù)，特別是專用杠桿庫(kù)構(gòu)建過(guò)程中，先基于CATIA軟件建立參數(shù)化的專用杠桿模板，后通過(guò)修改杠桿模板的尺寸參數(shù)，并進(jìn)行相應(yīng)的部件號(hào)編制，修改完成后把模型另存到專用杠桿目錄中，實(shí)現(xiàn)新專用杠桿模型的創(chuàng)建。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法，其特征在于:對(duì)杠桿系統(tǒng)以區(qū)為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，一個(gè)分區(qū)代表一個(gè)作動(dòng)筒加載點(diǎn)下的所有原始膠布帶加載點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域，分區(qū)由一個(gè)或多個(gè)切面構(gòu)成，其中，切面所對(duì)應(yīng)的杠桿系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件為QMxx.dat文件，聯(lián)合面所對(duì)應(yīng)的杠桿系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件為L(zhǎng)H.dat文件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法，其特征在于:建立了杠桿系統(tǒng)各個(gè)零件模型的全局坐標(biāo)系，坐標(biāo)系原點(diǎn)對(duì)應(yīng)于零件模型的三維坐標(biāo)，而各個(gè)軸的矢量通過(guò)以下方法計(jì)算: (1)Z軸矢量:由試驗(yàn)的加載方向給出，具體從杠桿系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件中獲得； (2)Y軸矢量:以杠桿坐標(biāo)為起點(diǎn)，左右連接件坐標(biāo)為終點(diǎn)，分別構(gòu)建2個(gè)指向左右連接件的方向矢量，將該方向矢量進(jìn)行叉積，計(jì)算得到三個(gè)設(shè)備所在平面的法向矢量，該法向矢量即為全局坐標(biāo)系的Y軸矢量； (3)X軸矢量:X軸矢量默認(rèn)按照右手坐標(biāo)系由Y軸矢量與Z軸矢量的叉積，當(dāng)杠桿模型需反向裝配時(shí)，以左手坐標(biāo)系計(jì)算X軸矢量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法，其特征在于:步驟2.3中，零件模型的部件號(hào)屬性修改規(guī)則為:新部件號(hào)共分4個(gè)區(qū)，第一區(qū)為分區(qū)標(biāo)識(shí)，第二區(qū)為切面號(hào)或聯(lián)合號(hào)，第三個(gè)區(qū)為設(shè)備代號(hào)，第四個(gè)區(qū)為該設(shè)備在當(dāng)前分區(qū)中的使用次數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法，其特征在于:建立裝配數(shù)據(jù)文本文件時(shí)，對(duì)杠桿左右力臂的長(zhǎng)短進(jìn)行比較，當(dāng)左端力臂大于右端力臂時(shí)，寫(xiě)出數(shù)據(jù)中杠桿行首用星號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，表示該杠桿在虛擬裝配過(guò)程中需進(jìn)行反向裝配。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的杠桿系統(tǒng)虛擬裝配方法，其特征在于:基于全局坐標(biāo)系進(jìn)行CAA變換矩陣的構(gòu)建，并通過(guò)對(duì)每個(gè)零件模型應(yīng)用變換矩陣，實(shí)現(xiàn)零件模型的變換操作，達(dá)到虛擬裝配的目的。`
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103678737SQ201210328595
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月7日
【發(fā)明者】黃河, 張生貴, 劉鋼, 段世慧 申請(qǐng)人:中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所