1. 引言
隨著計算機的廣泛應用，CAD/CAM技術得到了前所未有的發(fā)展，各種輔助設計軟件提供的功能日趨完善，其中杭州浙大大天信息有限公司開發(fā)的二維參數(shù)化設計與繪圖系統(tǒng)GS-ICAD提供的運動仿真功能給設計人員提供十分便利的設計手段。本文主要基于GS-ICAD系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)的參數(shù)化功能、尺寸驅動功能、動態(tài)顯示功能以及各圖元之間的幾何約束來實現(xiàn)各類連桿機構的運動仿真，并對輪式裝載機的工作裝置（圖1）進行了實際工作過程的運動仿真，并就其應用結果進行了分析。
1.鏟斗 2.拉桿 3.搖臂. 4.轉斗液壓缸 5.動臂 6.動臂液壓缸
圖1. 裝載機工作裝置示意圖
2. 機構模型的建立
機構模型的建立其主要內容分為構件圖元的繪制和機構尺寸的標注。
2.1. 圖元繪制
機構圖元的繪制應該注意在運動構件的圖元繪制過程中不應出現(xiàn)動態(tài)導航狀態(tài)下的水平、垂直等特殊狀態(tài)的標志，否則圖元在運動時將處于水平或垂直等特殊位置而不能按要求運動。其它只需按照常規(guī)計算機繪圖方法進行繪制即可。
2.2. 機構尺寸標注
1) 對于機構中的自變量尺寸，必須在參數(shù)化狀態(tài)下標注成驅動尺寸，同時輸入參數(shù)名，使其成為參數(shù)化尺寸，從而能夠按照要求自動發(fā)生變化，實現(xiàn)機構的動態(tài)顯示。
2) 對于機構中決定構件結構的尺寸，其標注必須在參數(shù)化狀態(tài)下標注成驅動尺寸，從而控制圖元在運動時保持不變，同時為保證圖元能按實際工作要求運動，必須將圖元的平面直角坐標的標注方式轉換為極坐標的標注方式。
3) 對于決定機構安裝位置的尺寸，其標注必須在參數(shù)化狀態(tài)下標注成驅動尺寸，從而控制機構的安裝位置在運動時不發(fā)生變化，同時因機架在運動時保持靜止，所以此類安裝尺寸的標注可以直接采用平面直角坐標，不必進行轉換。
4) 對于機構分析所用的尺寸，主要是構件之間的距離尺寸和角度尺寸，這類尺寸的特點是其數(shù)值在機構運動時隨構件位置的變化而變化，可根據機構分析的要求進行選擇標注，其標注必須在非參數(shù)化狀態(tài)下標注成非驅動尺寸，從而保證該尺寸隨機構位置的變化其數(shù)值相應發(fā)生變化。
繪制機構模型原理圖時必須注意圖元之間的相互參照與被參照關系以及尺寸標注的先后順序，均會影響到尺寸的驅動性。由于繪圖和標注順序的不當，造成圖元約束不當，有時需要控制的尺寸在參數(shù)化狀態(tài)下也將標注出非驅動尺寸，必須適當改變繪圖和標注順序，在繪圖和標注順序正確的情況下，將該尺寸標注成驅動尺寸。對于多變量的組合機構，其建模過程則比較復雜，繪圖和標注必須相互結合進行。
3. 運動仿真的設置
3.1. 參數(shù)變量的建立
進入GS-ICAD系統(tǒng)打開已繪制的機構模型原理圖后，單擊主菜單條的“零件”，即下拉列出子菜單。選中“建立與選擇參數(shù)”，單擊即彈出建立參數(shù)變量的對話框（圖3），單擊“增加一列”可增加參數(shù)變量的數(shù)量。雙擊參數(shù)變量名，彈出改變變量名的對話框，輸入所需的變量名，單擊“OK”，退到前一對話框，單擊“確定”，參數(shù)變量建立完畢。注意參數(shù)變量的數(shù)值不必填入，其數(shù)值變化范圍由下一步確定。
圖2 建立參數(shù)變量
3.2. 變量范圍和步長的設置
在上述圖紙環(huán)境下，單擊主菜單條的“輔助工具”，下拉列出“動態(tài)顯示”等子菜單，選中“動態(tài)顯示”并單擊，即能彈出變量設置的對話框（圖3）。單擊“添加”，即下拉列出該圖紙已建立的參數(shù)變量名，選中所需的變量名，單擊即可。參數(shù)變量添加完畢后，開始對各變量進行設置。選中一變量名，在對話框的初始值、步長、步數(shù)、間隔顯示時間的框內，填入所要求的數(shù)值，如多變量同時進行，則必須對每個變量進行相同的操作。對于多變量同時作用的動態(tài)顯示，各變量的步數(shù)必須一致，而變化范圍可按要求進行不同的設置，從而進行機構各種動作的模擬。
圖3 動態(tài)顯示設置
3.3. 運動仿真的設置
變量設置結束后，進行運動仿真的設置，“循環(huán)顯示”、“反向顯示”兩項為顯示設置的選項，默認狀態(tài)為不選中。具體選用時，應根據機構的具體情況，從便于觀察研究的角度進行選用。最后，單擊“確定”，運動仿真開始，機構按設置要求動作。
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