虛擬裝配技術(shù)在離合器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陶珍貞

（桂林福達(dá)股份有限公司，廣西 桂林541004）

1 引言

目前，虛擬裝配技術(shù)是工業(yè)發(fā)展中的一項(xiàng)重要設(shè)計(jì)技術(shù)。將其運(yùn)用在離合器設(shè)計(jì)中，能夠?qū)崿F(xiàn)在不制造真實(shí)產(chǎn)品的情況下完成設(shè)計(jì)任務(wù)，有效地降低開(kāi)發(fā)成本。同時(shí)，能夠在虛擬裝配階段對(duì)生產(chǎn)、優(yōu)化以及裝配問(wèn)題進(jìn)行處理與解決。因此，在離合器的設(shè)計(jì)中要有效地應(yīng)用該技術(shù)，通過(guò)其作用的發(fā)揮更好地完成設(shè)計(jì)工作任務(wù)。

2 技術(shù)概述

虛擬裝配技術(shù)是一種新的設(shè)計(jì)理念。從廣義層面而言，該技術(shù)能夠在一個(gè)虛擬的環(huán)境當(dāng)中，幫助設(shè)計(jì)人員更為便利地設(shè)計(jì)和修改結(jié)構(gòu)，從而將設(shè)計(jì)人員的所有精力都放在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能上。從狹義層面來(lái)說(shuō)，能夠在一個(gè)虛擬的環(huán)境當(dāng)中，根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求與特點(diǎn)，將單個(gè)部件與零件組裝成目標(biāo)產(chǎn)品，是一種便于設(shè)計(jì)人員以更為高效、便捷的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的技術(shù)[1]。

在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，根據(jù)具體設(shè)計(jì)工作特點(diǎn)，主要設(shè)計(jì)步驟為：第一，初步設(shè)計(jì)階段。在該階段中，將初步進(jìn)行總體布局，以產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的布局。第二，裝配設(shè)計(jì)階段。在該階段中，將對(duì)產(chǎn)品零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括裝配層次劃分、裝配區(qū)域劃分、模型設(shè)計(jì)以及建立三維實(shí)體造型等。第三，詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。這可以說(shuō)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的完善階段，從而完成模型的最終設(shè)計(jì)工作。在該階段中，將進(jìn)行產(chǎn)品的虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真以及裝配仿真工作，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)檢查，以此保證產(chǎn)品在應(yīng)用中更為精確。同時(shí)，也可以結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化處理以及有限元運(yùn)動(dòng)分析。

3 設(shè)計(jì)流程

3.1 建立模型

建立汽車(chē)離合器零件的三維實(shí)體模型。在模型建立后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)多個(gè)裝配區(qū)域進(jìn)行劃分，之后結(jié)合總體要求劃分裝配層次。

3.2 數(shù)據(jù)管理

對(duì)于離合器來(lái)說(shuō)，其中相關(guān)設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，在實(shí)際工作中，不同設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的流動(dòng)和數(shù)據(jù)的管理對(duì)虛擬裝配目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。為了能夠更好地管理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，所有的信息都要儲(chǔ)存在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，應(yīng)用信息管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一地管理，保證離合器自上而下的設(shè)計(jì)工作準(zhǔn)確、高效。

3.3 虛擬裝配約束

該項(xiàng)工作是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖以及功能設(shè)計(jì)向設(shè)計(jì)約束達(dá)的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，在此過(guò)程當(dāng)中應(yīng)做好數(shù)據(jù)管理工作，以保證設(shè)計(jì)模型能夠符合設(shè)計(jì)者確定約束關(guān)系，包括垂直、共軸、平行以及共面等，保證設(shè)計(jì)約束模型能夠?qū)λ辛悴考难b配特征以及形狀特征進(jìn)行管理，包括其相互間存在的約束關(guān)系。在此過(guò)程當(dāng)中，某一個(gè)特性發(fā)生了變化，模型能夠以設(shè)計(jì)約束關(guān)系為基礎(chǔ)，根據(jù)相應(yīng)的特征變化進(jìn)行改變，保證相關(guān)數(shù)據(jù)具有一致性的特點(diǎn)[2]。

3.4 裝配運(yùn)動(dòng)仿真

該項(xiàng)工作是對(duì)于裝配當(dāng)中零部件空間位置，根據(jù)實(shí)際裝配路徑所開(kāi)展的操作，并將操作步驟以動(dòng)畫(huà)的方式進(jìn)行呈現(xiàn)。通過(guò)該方式對(duì)離合器不同組件在運(yùn)動(dòng)軌跡上的相互干涉情況進(jìn)行檢測(cè)，在對(duì)離合器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的條件下，對(duì)實(shí)際工件狀態(tài)進(jìn)行模擬，協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。根據(jù)零部件的運(yùn)動(dòng)以及相互干涉情況，對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行修改，保證相關(guān)零件實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)以及干涉自由，對(duì)離合器零件的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行有效的優(yōu)化。

3.5 有限元運(yùn)動(dòng)分析

該項(xiàng)工作是在完成虛擬裝配設(shè)計(jì)后，進(jìn)行的有限元運(yùn)動(dòng)分析與優(yōu)化處理。對(duì)于這部分工作來(lái)說(shuō)，其是由一系列參數(shù)所定義的，相關(guān)參數(shù)能夠?qū)ξ锢韱?wèn)題的有限元分析進(jìn)行表述[3]。在實(shí)際分析工作當(dāng)中，能夠?qū)Σ煌b配體與零件在對(duì)應(yīng)工作條件下的情況進(jìn)行反映。有針對(duì)性地分析不同的裝配體與零件，對(duì)不同的材料進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)不同的工作條件進(jìn)行指定，由此獲得實(shí)際的運(yùn)行情況，較好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化的目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

虛擬裝配技術(shù)的出現(xiàn)，為設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了新的可能。在上文中，我們對(duì)虛擬裝配技術(shù)在離合器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究。在實(shí)際工作開(kāi)展中，需要加大對(duì)該技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的重視程度，通過(guò)該技術(shù)在離合器設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，不斷提升設(shè)計(jì)水平，更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)工作目標(biāo)。