行星齿轮减速器虚拟装配技术探讨

摘要：本文对行星齿轮减速器虚拟装配系统实现和研究做简单的研究和分析，初步实现了预计的效果。分析虚拟装配技术现状，结合实际讨论虚拟装配环节，以IH2B6Y行星齿轮减速器为例，探讨行星减速器的建模，装配，序列规划，装配路径规划等具体问题，简述利用 Virtools5.0 软件开发行星齿轮减速的虚拟装配系统等，为进一步探讨和改进虚拟装配技术做铺垫。

关键词：虚拟技术 行星减速器 实体建模 虚拟装配

中图分类号：TH132.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0239-01

虚拟现实技术是利用计算机技术和仿真技术及多媒体技术，模拟现实世界的环境，用户从感官上能感受的到这个虚拟的环境， 虚拟装配是在产品的实体模型的基础上，在计算机上利用虚拟现实技术模拟产品装配的全过程，完成装配序列规划，为找到合理的装配序列方案提供参考。

1 虚拟装配技术简介

虚拟装配一般需要经过装配体分析――三维建模――装配序列规划――碰撞检测――虚拟装配系统开发等若干环节。先分析装配体的结构、功能，以及使用的场合，然后理清它们之间的装配关系。在 solidworks 软件中根零件各自的特点，选择合适的建模方式。利用层次割集法，计算它的完全割集矩阵和可行的装配序列，经过装配序列的评价，选择一个最优的装配序列。进行静态和动干涉检查，验证产品装配的可行性，装配的模型格式装换后导入3ds Max中进行材质设置和渲染工作，为虚拟装配系统开发做准备。

2 行星齿轮减速器虚拟装配技术探讨

2.1 三维建模

行星齿轮减速器主要由输入花键套、制动器部分包括活塞、弹簧、摩擦片等，行星传动组件又包括行星架、行星轮、行星轮轴承、孔挡，齿圈、输出齿轮组成。由减速器的各个零件特点采用合适的建模方式，主要有：基于零件特征的建模；利用solidworks的插件geartrax建立花键和齿轮；对于标准件如螺栓、O型圈、孔挡等利用 solidworks自带的标准件库toolbox。

2.2 导入装配模块

减速器的装配采用层次装配中的自下而上的方式，分为两个子装配即行星组、活塞组件、总装配。使用 solidworks 软件中的装配模块，将零件先导入装配模块中，然后利用工具栏的配合中的，重合、同轴心、距离、机械配合中的齿轮等功能，完成装配过程。

2.3 装配序列规划

为了得到适合的装配顺序及最优化的经济性需要对产品的装配序列进行规划。行星齿轮减速器是由输出齿轮、行星架、行星轮、齿圈、活塞、马达接盘、花键套等 27 种零部件组成，其零件总共有五十六个，在计算回转行星齿轮减速器的装配顺序上，使用的是基于图论的割集法，转化为矩阵求解问题，对应装配关联图割集为装配割集。

2.4 行星齿轮减速器装配路径规划

零件装配在装配体中过程利用它们的装配约束关系生成一条无干涉的装配途径。求得零件的装配序列后，就可以处理每个零件在装配之前的位置即它的未装配的位置。虚拟装配过程中，所有零件都在待装配位置的情况，设置零件的位置时，要确保零件之间没有干涉。这样在零件移动时就能更好的观察零件目前的位置和零件在产品的位置，熟悉零件之间的结构和位置关系。

2.5 评价行星齿轮减速器的装配序列

装配序列评价的主要意图是通过评价原则确定最好的装配序列，产品的可装配性是产品装配的难易程度，与产品结构特点、装配方式的选择等有关。经过装配约束和环和运算得出每层的完全割集矩阵，最终得到可行的装配序列，根据装配序列的评价原则得出最优的装配序列。在 solidworks 软件上完成静态和动态的干涉检查，验证产品装配的可行性。

3 虚拟装配系统探讨

利用 Virtools5.0 软件开发行星齿轮减速的虚拟装配系统可以装配演示、交互操作。

首先做好流程规划、减速器模型创建、3D模型材质、*.sds 文件、图片按钮制作 ， 通过制定系统流程图能够把握好整体的设计流程，把前面装配好的减速器的模型输入 3Ds Max，设置好后保存为 Virtools 能识别的文件类型；图片包括界面底图、按钮、提示图等。

其次在 Virtools 软件中planet gear reducer 资源包含行星齿轮减速器的三维模型，图片，二维实体，声音等信息，打开 Virtools 软件后，将减速器模型 planetgear.3ds 导入、同时调整视窗中的显示效果。

再次设置灯光，光源类型有点光源、平行光、聚光灯，在此用 6个点光源，放置到恰当的位置，让减速器正常显示出来。从Textures 中选择材质图片拖拽到主视窗中，所需的图片导入减速器虚拟装配，在材质设置里调节材质颜色系数，完成减速器外观设置。在此虚拟装配系统中，移动零件和转换角度观察装配的情况依靠鼠标的左右件完成，而视图的远近由滚轮完成。

本文对行星齿轮减速器虚拟装配系统实现和研究做简单的研究和分析，初步实现了预计的效果，但在行星齿轮减速器的建模方面：需要建立零件库，对 solidworks 软件进行二次开发，特别是齿轮建模方面，虽然目前有许多的插件可以画出齿轮，但在一些细节方面做的不够，还不能够适应企业的需求。

参考文献

[1]刘英，黄秀玲等.复杂机械产品的虚拟装配系统研究[J].机械制造与自动化，2006.

[2]夏平均，陈朋等.虚拟装配技术研究综述[J].系统仿真学报，2009，21（8）.

[3]李宏.虚拟装配技术的研究现状与发展趋势[J].现代制造工程，2004，（12）.

[4]刘D，陈冰等.沉浸式虚拟装配仿真技术研究[J].中国制造业信息化，2010.

收稿日期：2016-08-18

作者简介：赵明振（1974―），男，江苏丰县人，工学硕士，讲师，装配钳工技师，研究方向：机械装配技术。