基于Multigen Creator/Vega Prime的桌面式齿轮减速器虚拟装配系统研究

摘要

减速器结构精密、紧凑,用来在机械传动过程中降低转速,增加扭矩,在工农业生产、国防等领域有着广泛的应用。它的种类繁多组成结构复杂,涉及到得零部件的型号多样并且每一种类型的零部件都有各自的特点,对每一类型都要单独进行装配操作练习,才能熟悉其复杂的装配关系。装配过程是保证产品质量的重要阶段,由于减速器复杂的装配工艺,经常会因安装错误或违规安装而导致其出现磨损、渗漏、振动、噪音甚至输出轴折断等问题,给行业带来巨大损失。
　　本文按照设计要求从系统的经济性和实用性两方面考虑,设计了基于桌面式的减速器虚拟装配系统,系统以普通台式机为硬件平台,结合建模软件Multigen Creator及虚拟环境渲染驱动软件Vega Prime搭建了一个虚拟装配环境,这个装配环境整合了虚拟现实和CAD两种技术的优点,集建模与仿真于一体,用户可以通过体验虚拟产品零部件的各类装配操作来提升技能水平。
　　本文对实现虚拟装配的软件进行了深入研究,对其功能进行了扩展及二次开发。深入研究了虚拟装配模型的建立方法,详细分析了STL、STEP两种常用CAD中间文件格式的数据结构特点,分析了OpenFlight模型的数据组织方法,提出了结合三种格式特点的建模方法,利用三维机械设计软件SolidWorks绘制了齿轮减速器零部件的基础模型,通过模型转换算法在Multigen Creator中建立了减速器的虚拟仿真模型。在充分理解了Vega Prime特有的事件处理机制及碰撞检测方法的基础上,对Vega Prime的最小系统进行了打包封装,结合Visual C++.NET平台,开发了虚拟装配仿真系统。用户通过窗口界面对虚拟装配环境和过程进行设置和观察,利用台式机的有限外围设备对虚拟环境中的零部件进行操作,而三维环境的维护全部由封装好的Vega Prime程序完成。用户可以按照设定好的装配过程进行装配也可自行安排装配顺序和路径,本系统突破传统装配训练操作对实物的依赖,利用虚拟现实的优势打破了场地和时间的限制,可以让用户在虚拟环境中实现逼真的设备拆装。

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1 绪论

1.1 虚拟装配介绍

1.2 虚拟装配主要技术要点

1.3 虚拟装配国内外研究现状

1.4 论文的主要工作

2 系统整体方案设计

2.1 二级圆柱齿轮减速器及其装配特征介绍

2.2 虚拟装配系统设计

2.3 本章小结

3 虚拟装配三维模型的建立

3.1 基于虚拟装配建模的特点

3.2 虚拟装配建模方法的选择

3.3 CAD模型的建立及中间文件信息提取

3.4Multigen Creator建模

3.5 本章小结

4 虚拟装配系统的软件实现

4.1 Vega Prime平台开发

4.2 系统功能实现

4.3 装配操作

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果

致谢