[发明专利]一种杠杆系统虚拟装配方法

说明书

技术领域

本发明属于飞机结构强度试验技术，涉及一种飞机结构强度试验时的杠杆系统装配方法。

背景技术

杠杆系统是指飞机结构强度试验加载时由杠杆和其连接设备组成的加载系统。目前，在试验设计过程中杠杆系统的设计仍然依靠80年代开发的基于Dos环境下的杠杆系统自动化软件，通过输入胶布带载荷调用该软件得到基于AutoCAD的二维杠杆图，工人根据二维杠杆图进行试验现场的施工，但由于采用的是二维的方式，图形化的输出结果不够直观，设计过程中如若发生干涉碰撞等情况时不易发现，一旦发生该种情况，需要再次修改设计，对试验准备周期产生了严重影响。

虚拟装配是虚拟现实技术在设计领域的典型应用，其价值引起了越来越广泛的关注，其目的是将不同的零件组装成一个装配体，定义不同零件之间的相对位置或约束关系，进行零件之间的动态干涉检查，以发现装配体中的不合理部分。借助虚拟装配技术，使得在设计阶段就能了解设计结果的装配性，有利于提升设计质量与效率。

CAA(Component Application Architecture)是CATIA产品扩展和客户进行二次开发的有力工具，它建构在Microsoft Visual Studio VC++下，利用其提供的API可实现对CATIA软件的深层次开发。基于此，李维学等在“机械制造”杂志中论述了“基于CATIA V5二次开发的产品自动装配方法”(2010,48(1):40-42)，该文献中以部件轴坐标系为基础，通过建立部件间轴系的约束关系(如共线约束、共面约束以及夹角约束等)实现坐标轴的重合从而达到虚拟装配的目的，由于该方法以零件间的约束关系为基础，装配时需对装配模型进行递归查找零件模型和参考元素的工作，适合于装配模型中涉及零件较少的装配，当装配的模型较多时效率较低。

发明内容

本发明的目的是：提供一种速度快、效率高的杠杆系统虚拟装配方法。

本发明的技术方案如下：一种杠杆系统虚拟装配方法，其包括如下步骤：

步骤1：构建基础设备库，即通用设备库和专用杠杆库

其中，通用设备库是依据通用设备数据表提供的数据，先后进入零件设计模块和库编辑器模块按常规方式建立；

专用杠杆库的数据源是杠杆系统设计过程中产生的数据文件，每个记录代表一个专用杠杆；

步骤2：对杠杆系统数据进行分区，并对各分区所涉及的零件模型进行辅助处理

其过程如下：(2.1)打开代表杠杆切面和联合面的数据文件，提取加载方向矢量、设备的部件号以及三维坐标；

(2.2)依据设备的部件号在基础设备库中进行查找，将找到的零件模型进行打开；

(2.3)读取零件模型的部件号属性，并进行相应的修改；

(2.4)保存修改后的零件模型到自定义的虚拟装配目录中，形成零件模型集；

(2.5)建立装配数据文本文件，将加载方向矢量以及各个设备新的部件号、三维坐标依次以杠杆、左端连接件、右端连接件三个为一组逐行写入到装配数据文本文件中；

步骤3：零件模型装配

(3.1)新建立装配模型，并返回相应的产品特征对象；

(3.2)打开装配数据文本文件，建立设备零件模型的全局坐标系；

(3.3)利用全局坐标系建立相应设备的变换矩阵；

(3.4)从自定义的虚拟装配目录中打开相应的零件模型，并添加到装配模型中；

(3.5)利用零件模型进行变换接口的访问，基于获得的变换接口利用其函数完成零件模型对变换矩阵的应用，变换后的零件模型将移动到其全局坐标系所在位置；

(3.6)当所有零件模型完成变换操作后保存装配模型，完成虚拟装配。

在虚拟装配前构建了虚拟装配所需的基础设备库，特别是专用杠杆库构建过程中，先基于CATIA软件建立参数化的专用杠杆模板，后通过修改杠杆模板的尺寸参数，并进行相应的部件号编制，修改完成后把模型另存到专用杠杆目录中，实现新专用杠杆模型的创建。

对杠杆系统以区为单位进行设计，一个分区代表一个作动筒加载点下的所有原始胶布带加载点构成的区域，分区由一个或多个切面构成，其中，切面所对应的杠杆系统数据文件为QMxx.dat文件，联合面所对应的杠杆系统数据文件为LH.dat文件。

建立了杠杆系统各个零件模型的全局坐标系，坐标系原点对应于零件模型的三维坐标，而各个轴的矢量通过以下方法计算：

(1)Z轴矢量：由试验的加载方向给出，具体从杠杆系统的数据文件中获得；