中英文外文翻译-隧道掘进机械在MOCKUP2000i2软件中的虚拟样机和运动仿真

外文翻译 译文题目 稿题目 隧道掘进机械在 软 件中的虚拟样机和运动仿真 原稿出处 66, 010 隧道掘进机械在 软件中的虚拟样机和运动仿真 李伦，李吉顺，马威，薛玉军，刘永刚 河南科技大学机械设计和传输系统重点实验室 摘要：虚拟现实是一种多功能性、互动性、浸没感的技术。作为一种先进的工程 设计技术、虚拟现实技术 (经被广泛地应用于大型矿山机械设计和制造。 该系统是基于 件的。本文将对隧道掘进机（ 行详细的 分析。此外， 运动仿真（功能）已经可以在 件上成功运 行了。第一步，我们使用 件设计出 各个部分，并在 完成 装配。第二步，使用 件将 境下的 换成能在 境中打开的格式。 为了使 图像生动、形象并且易于浏览，表面光、虚拟材料和地标等参 数均可在 件环境下进行设置。在进行仿真模拟前，首先要设置 各个部件的运动参数。然后， 件中的“特性举动”功能会对 的虚 拟运动仿真组件进行分析。对切割轮、螺旋输送机以及出泥口的虚拟运动进行分 析。虚拟运动的片段和片段建设器是以通过建立虚拟部件和虚拟动作的形式来实 现的。一个循环里将嵌入五个片段。部件之间的关联性，以及是否存在干扰，都 需要经过同步检查。而热键的建立应该在模拟之前，这样就可以保持虚拟运动的 不断运行。 此外，添加虚拟声音可以增强运动仿真的效果。 虚拟样机的建 立和模 拟，有非常实际的指导意义，它可以对 机建立过程中的设计审查、结构分 析和产品介绍等相关环节起到积极的指导作用。 关键词：虚拟样机仿真；隧道机械； 1 导论 在传统的机械设计和制造过程中，首先要完成设计过程和制定计划，然后进 行产品设计。在设计工作完成之后，需要制造实体样机进行测试。为了检验设计 成果，有时这些测试甚至具有破坏性。当找到了实体样机的缺陷时，工程师们需 要检查设计方案，重新制造样机。然后，工程师们可以进一步进行 检验。只有通 过多次周而复始的设计修正，包括设计、生产样机、测试，最终产品的性能才会 满足用户的要求。设计制造的过程耗时久，该问题在设计复杂机械系统时更为突 出。传统的设计过程，不仅拖延设计周期，而且也无法适应市场的快速响应机制 ( 2003; 2003; 1998; 1996; 2007 )。因此，传统意义上的机械设计制造，会增加企业设计和生 产成本，并且推迟 了新产品进入市场的时间 (1998; 1996; 2005 ; 2004 )。 虚拟现实技术 ( 一门多功能、交互性 强和可浸入的技术，它 能形成产 品的仿真图像和模型的三维图像 (2003 ; 1 15 35 6 2004; 1993; 2001; 2000 )。计算机设计出的产品模型 叫做数字化实体 (。 通过操作者和诸多外围设备的相互配合，可现实复杂产 品的显示、动态分析和装配仿真。它可以产生视觉、听觉以及其他反馈，让人感 觉和真实世界一样。作为一种先进的设计理念，虚拟现实技术在机械设计与制造 领域实用性强 (2002; g, 2004 )。 作为大型的矿山机械设备，隧道掘进机 (含诸多领域的科学技术，例 如机械、电力、液压控制等（ 2003 ; 2008 ; 2005; 2008 ）。 设计和分析涉及了机械、电 子、液压和控制等技术领域，需要有一个综合的开发和分析平台。传统的样机开 发模式，不能很好地满足像 样复杂的产品。用虚拟样机技术开发、设计 有效地克服传统的研究和设 计方法上的缺陷，降低开发成 本 ,缩短测试 周期，加快 究和发展过程 (2003 ; 2005 ; 2005; 2008 ; 2008 )。 2 制造 拟样机的 工艺路线 图 1 所示为 虚拟样机的工艺路线及其所用软件和 虚拟样机动 态仿真流程图。 图 1 虚拟样机设计工艺路线 3 在 境下 建模和装配 710 1112 1 16 1 314 1 5 1112 15 在 件 的环境中，零 件设计模块 通常结合物理 、几何学特 性构造 维参数模型。 装配主要包括切割轮、盾尾、切割机、螺旋输送机、 出泥口、切割环、驱动盒 、支撑环、中心回转接头等组件。在构造 型的 过程中，为了在 环境下仿真的方便，必须选择合适的坐标系，使之与 备体的大方向一致。我们在 境下完成了 部分零件的制 造，进行组装后完成 整原型的设计。图 2 即为 境下的 三维实体模型。 4 在 境下进 行 据模型的转换 由于 件只 能 够识 别自 己 特有 的 文件 格 式 1，所 以 在 境下设计的 维模型不能够直接导入到 件中来 制造虚拟样机。 标准格式有“ *“ *种，而 境中创建的文件格式为“ *我们使用 换软件将 数据格式转换成 识别的“ *式。 图 2 境下的三维实体模型 5 构建 虚拟样机原型并仿 真 建 拟样机原型 当模型文件格式用 件转换成 使用的格式之 后，我们就可以建立初步的虚拟原型了。 为了能快速浏览 相关主视图， 件中的摄像头和地标 必须创建快捷方式。同时，我们进行材料和光线的设置以便得到更真实的效果。 为了让观察者在坐标中保持方向感，我们为 加了网格背景。同时增加了 运动和装配等动态效果，使得 型看起来更真实。在 具 栏中使用运动干涉检测，可以进一步显示 内部结构，并检查各部分装配 体之间的干涉情况。图 3 为创建的 虚拟样机，图 4 为 动过程中 的 3D 效果图。 图 3 虚拟原型 图 4 运动中的 D 视图 机的运 动仿真 义 动部件的顺序及参数 工作顺序：切割轮转动 32 个圆筒活塞缸向前推进，出泥口打开， 并开启螺旋运输机 (一个周期之后 )切割轮停止运行，关 上出泥口；分部安装机 械将第一个部件抬升，移动，翻转并推到正确的位置推动与第一个部件相对应 的圆筒活塞向后缩进，并冲击已固定第一个部件分部安装机械开始对第二个部 件进行操作 (步骤同上 )。当一个装配周期完成之后，支撑各个部件的圆筒活塞就 开始下一个循环工作。运动部件的指令和参数如图 5 所示。 5 运动仿真 图 5 运动部件指令和 数 转换过程中的日期是从 统获得并用于 翻译，在此 期间，所有由 统创建 的约束信息是无效的。由于新的约束需要在运动仿 真测试前确定，所以，我们要为所有的 动零件定义约束。 在 中创建的性能函数必须用于增加支点，以及简单运动仿真 系统中旋转中心轴的旋转和直线运动的方向。同时，功能仿真能够被属性所执行、 添加事件和编辑操作参数。最后，将所有的运动与接下来的动作联系在一起，以 实现每个零件在工作顺序每部分的连续动作。此外，在零件属性的高级选项中预 先定义的热键用来触发零件功能模拟的运动。在运动仿真中创建的简单运动部分 有：切割轮的旋转，推动气缸 活塞的推进运动，螺旋输送机械中螺旋叶片的旋转 推进运动，驱动箱和主轴承的转动，出泥门的打开 /关闭等。 对于具有复杂运动关系的零件，为了实现仿真，需要在装配根目录中创建虚 拟零件。根据仿真需要，许多子零件也需要创建在你刚创建的虚拟零件之下。对 于刚创建的虚拟零件，为了实现零件的综合运动仿真，将添加虚拟参数和虚拟事 件，并编辑好参数。这里需要注意虚拟零件并不是真正的零件，所以需要指定运 动零件的初始位置路径。此外，需要在零件属性的高级选项中定义热键，来触发 虚拟零件的运动。在运动仿真中的综合运动部分有 : 五个片段的吊装、平移、旋 转，径向运动；壁架中片段安装机器的往复直线运动；片段安装机器的快速定向 圆周旋转运动；气缸活塞的提升和下降运动。图 6 所示是 样机环境下的虚 拟样机的运动仿真。 图 6 样机环境下的虚拟样机的运动仿真 随着各种各样的周边设备，诸如立体眼镜、手套系统、 3D 鼠标、显示器 动作捕捉器， 我们可以进入 虚拟样机的内部任何地方进行检查。通过安装 使用干涉查询工具 ,建立查询的名字和 查询的类型 , 我们可以测试各 安装组件之 间有无冲突。 虚 拟的 样机中添加了“ *式的音频文件，此外，还设置一个新 的环境变量，这样虚拟样机在工作状态中的声音效果得到加强。 6 结论 虚拟现实技术不仅是一种多功能的互动技术，更是一种先进的设计理念。使 用虚拟现实技术建立 际原型和进行数字仿真，能够为 优化设计、飞 速发展和独立创新，提供一种有效的新方法来开发新的产品。作为一种新的设计 技术 ,大大缩短产品开发周期 ,提高设计质量 ,降低测试 成本及减少开发成 本和开发风险。 感谢 作者非常感谢中国国家重点 科技研发项目组 (中国国家 高技术研发计划组 ( 中国河南 基础重 大项目 和先进 技术研 究 所 (以及河南省机械设计和传输系统实验室开放基金会，（编 号： 此项研究工作提供的财政支持。 参考文献 1 Mo 2003) 2 G., P.: 2 1822. 2003) 3 R.: 5860 (1998) 4 H.: 320324 (1996) 5 in 5, 2426 (2007) ( 6 8385. 2004) 7 6, 13 (2004) (8 I., K., J., D. ( 5163. 1993) 9 G.: as a 125 (2001) 10 186213. 2000) 11 of al , 232236 (2002) 12 5(2), 212213 (2004) 1 3 A., E., a D 814, 112 (2005) 14 H., I.: A 3D 23, 3 845 (2008) 1 5 Y., d f - 1 008, 429432 (2008) 16 M., U.: a 030, 17 (2008) of i, i, a, ab is a an in of is in is to BM is to BM to In to to of up of is of of of by a is of In a is to of BM up BM 1 In of . et (: 6, 525532. 010 526 L. Li et to be In to to to e of s of ad s ( 200 3; 2003; 1998; 1996 ; 2005). So of of it of g, ( 1998; 1996; 2005; 2004). ( a a ( 2003; 2004; 1993; Go 2001; 2000). in is a of it be s n, wo be in As an is a in of 2002; 2004). of es of su ch as ( 2003 ; 2008 ; 2005; 2008). y n an fo r el of a co is ov d of mo of to th e ( 2003; 2005; 2005 ; M 2008; 2008). 2 of BM wh is 1. of 527 BM PO 1. of BM 3 BM In of is to s BM as of of s be as as is to mo re of mo BMs in 4 BMs ed s be s to is o to 1,2. o f *o r * . 28 L. Li et 2. BM in “