行星齒輪減速器虛擬裝配技術探討

摘要：本文對行星齒輪減速器虛擬裝配系統實現和研究做簡單的研究和分析，初步實現了預計的效果。分析虛擬裝配技術現狀，結合實際討論虛擬裝配環節，以IH2B6Y行星齒輪減速器為例，探討行星減速器的建模，裝配，序列規劃，裝配路徑規劃等具體問題，簡述利用 Virtools5.0 軟件開發行星齒輪減速的虛擬裝配系統等，為進一步探討和改進虛擬裝配技術做鋪墊。

關鍵詞：虛擬技術 行星減速器 實體建模 虛擬裝配

中圖分類號：TH132.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0239-01

虛擬現實技術是利用計算機技術和仿真技術及多媒體技術，模擬現實世界的環境，用戶從感官上能感受的到這個虛擬的環境， 虛擬裝配是在產品的實體模型的基礎上，在計算機上利用虛擬現實技術模擬產品裝配的全過程，完成裝配序列規劃，為找到合理的裝配序列方案提供參考。

1 虛擬裝配技術簡介

虛擬裝配一般需要經過裝配體分析——三維建?！b配序列規劃——碰撞檢測——虛擬裝配系統開發等若干環節。先分析裝配體的結構、功能，以及使用的場合，然后理清它們之間的裝配關系。在 solidworks 軟件中根據零件各自的特點，選擇合適的建模方式。利用層次割集法，計算它的完全割集矩陣和可行的裝配序列，經過裝配序列的評價，選擇一個最優的裝配序列。進行靜態和動干涉檢查，驗證產品裝配的可行性，裝配的模型格式裝換后導入3ds Max中進行材質設置和渲染工作，為虛擬裝配系統開發做準備。

2 行星齒輪減速器虛擬裝配技術探討

2.1 三維建模

行星齒輪減速器主要由輸入花鍵套、制動器部分包括活塞、彈簧、摩擦片等，行星傳動組件又包括行星架、行星輪、行星輪軸承、孔擋，齒圈、輸出齒輪組成。由減速器的各個零件特點采用合適的建模方式，主要有：基于零件特征的建模；利用solidworks的插件geartrax建立花鍵和齒輪；對于標準件如螺栓、O型圈、孔擋等利用 solidworks自帶的標準件庫toolbox。

2.2 導入裝配模塊

減速器的裝配采用層次裝配中的自下而上的方式，分為兩個子裝配即行星組、活塞組件、總裝配。使用 solidworks 軟件中的裝配模塊，將零件先導入裝配模塊中，然后利用工具欄的配合中的，重合、同軸心、距離、機械配合中的齒輪等功能，完成裝配過程。

2.3 裝配序列規劃

為了得到適合的裝配順序及最優化的經濟性需要對產品的裝配序列進行規劃。行星齒輪減速器是由輸出齒輪、行星架、行星輪、齒圈、活塞、馬達接盤、花鍵套等 27 種零部件組成，其零件總共有五十六個，在計算回轉行星齒輪減速器的裝配順序上，使用的是基于圖論的割集法，轉化為矩陣求解問題，對應裝配關聯圖割集為裝配割集。

2.4 行星齒輪減速器裝配路徑規劃

零件裝配在裝配體中過程利用它們的裝配約束關系生成一條無干涉的裝配途徑。求得零件的裝配序列后，就可以處理每個零件在裝配之前的位置即它的未裝配的位置。虛擬裝配過程中，所有零件都在待裝配位置的情況，設置零件的位置時，要確保零件之間沒有干涉。這樣在零件移動時就能更好的觀察零件目前的位置和零件在產品的位置，熟悉零件之間的結構和位置關系。

2.5 評價行星齒輪減速器的裝配序列

裝配序列評價的主要意圖是通過評價原則確定最好的裝配序列，產品的可裝配性是產品裝配的難易程度，與產品結構特點、裝配方式的選擇等有關。經過裝配約束和環和運算得出每層的完全割集矩陣，最終得到可行的裝配序列，根據裝配序列的評價原則得出最優的裝配序列。在 solidworks 軟件上完成靜態和動態的干涉檢查，驗證產品裝配的可行性。

3 虛擬裝配系統探討

利用 Virtools5.0 軟件開發行星齒輪減速的虛擬裝配系統可以裝配演示、交互操作。

首先做好流程規劃、減速器模型創建、3D模型材質、*.sds 文件、圖片按鈕制作 ， 通過制定系統流程圖能夠把握好整體的設計流程，把前面裝配好的減速器的模型輸入 3Ds Max，設置好后保存為 Virtools 能識別的文件類型；圖片包括界面底圖、按鈕、提示圖等。

其次在 Virtools 軟件中planet gear reducer 資源包含行星齒輪減速器的三維模型，圖片，二維實體，聲音等信息，打開 Virtools 軟件后，將減速器模型 planetgear.3ds 導入、同時調整視窗中的顯示效果。

再次設置燈光，光源類型有點光源、平行光、聚光燈，在此用 6個點光源，放置到恰當的位置，讓減速器正常顯示出來。從Textures 中選擇材質圖片拖拽到主視窗中，所需的圖片導入減速器虛擬裝配，在材質設置里調節材質顏色系數，完成減速器外觀設置。在此虛擬裝配系統中，移動零件和轉換角度觀察裝配的情況依靠鼠標的左右件完成，而視圖的遠近由滾輪完成。

本文對行星齒輪減速器虛擬裝配系統實現和研究做簡單的研究和分析，初步實現了預計的效果，但在行星齒輪減速器的建模方面：需要建立零件庫，對 solidworks 軟件進行二次開發，特別是齒輪建模方面，雖然目前有許多的插件可以畫出齒輪，但在一些細節方面做的不夠，還不能夠適應企業的需求。

參考文獻

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[4]劉旸，陳冰等.沉浸式虛擬裝配仿真技術研究[J].中國制造業信息化，2010.

收稿日期：2016-08-18

作者簡介：趙明振（1974—），男，江蘇豐縣人，工學碩士，講師，裝配鉗工技師，研究方向：機械裝配技術。