第二章 RV減速器樣機的系統平臺的構建
虛擬建模技術包含兩方面的內容：一是幾何仿真，即機構的幾何特性與裝配關系的仿真；二是性能仿真，即系統物理性能的仿真。幾何仿真是通過虛擬造型技術直觀、準確地反映產品的幾何特征與裝配關系，進而在設計早期就可預測系統干涉、檢驗裝配缺陷，以便順利進入下一步對機構進行運動學、動力學及靜態仿真的物理性能仿真中。物理建模是為幾何模型施加切合實際的物理特性，如約束、驅動力、摩擦及剛度柔度等性能參數。合理的幾何仿真技術是性能仿真中優化設計的前提與基礎。
本課題在CAD/CAE/CAM(Computer Aided Design,Computer Aided Manufacturing)特征造型工具UG(Unigraphics Solutions）和PRO/E(PRo/ENGINEERING）、機械動力學仿真軟件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）和有限元分析軟件ANSYS集成系統的基礎上，對新型傳動機構RV減速器進行了研究，幾個應用軟件將形成一體化的建模與仿真分析環境，即在UG或PRO/E中實施幾何仿真，在ADAMS與ANSYS中實施物理仿真。
2.1系統環境介紹
2.1.1 UG簡介
UG系美國EDS公司發布的、高度集成的CAD/CAEA/CAM/PMD高端產品，它以世界上具領先地位的虛擬實體造型引擎Parasolid為內核，在產品的概念設計、機構分析、有限元分析、詳細設計、裝配、工程制圖以及數據輸出等所有領域均有相應的功能模塊的支持，尤其在實體造型方面有獨特的解決方案，是虛擬制造技術有力的支持工具之一。且在UG中，優越的參數化和變量化技術與傳統的實體、線框和表面功能結合在一起，這一結合被實踐證明是強有力的，并被大多數CAD/CAM軟件廠商所采用。
2.1.2 PRO/E簡介
pro/engineer系統是美國參數技術公司（parametric technology corporation，簡稱ptc)的產品。ptc公司提出的單一數據庫、參數化、基于特征、全相關的概念改變了機械CAD/CAE/CAM的傳統觀念，這種全新的概念已成為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準。利用該概念開發出來的第三代機械CAD/CAE/CAM產品pro/engineer軟件能將設計至生產全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時進行同一產品的設計制造工作，即實現所謂的并行工程。
pro/engineer系統主要功能如下：
(l）真正的全相關性，任何地方的修改都會自動反映到所有相關地方。
(2）具有真正管理并發進程、實現并行工程的能力。
(3）具有強大的裝配功能，能夠始終保持設計者的設計意圖。
(4）容易使用，可以極大地提高設計效率。
pro/engineer系統用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設計思想與習慣。整個系統建立在統一的數據庫上，具有完整而統一的模型。
2.1.3 ADAMS簡介
ADAMS是美國MDI公司（現與MSC公司合并）的拳頭產品，由于該軟件采用了比較先進的計算方法，大大縮短了計算時間，其精度也有相當的提高，因此被廣泛地應月到機械設計的各領域。很多軟件開發公司借鑒其設計思想，或直接利用其計算核心，加上適當的前、后處理程序形成了專用軟件。
作為數字化功能樣機技術的代表，ADAMS的主要功能有:
·豐富的分析功能：系統運動分析、靜態分析、準靜態分析、動態分析、靈敏度分析等；
·較完善的前后處理功能：簡單的建模功能；曲線（頻域和時域）、表格、圖形（包括動畫）的輸出；
·可以對直接設計的系統進行預測。如干涉檢驗，軌跡校核、靈敏度分析等：
·可對已有的系統進行性能評估。諸如振動與噪音的分析等；
·可對原有系統進行改進。如提出最佳的幾何結構與裝配方案。
·有完善的檔案輸入輸出功能，如*.bin,*.cmd等可存儲模型的不同數據，能根據各自的需要靈活選擇。
2.1.4 ANSYS簡介
ANSYS是一專用的有限元分析工具。目前，有限元求解算法已經比較成熟。因此本技術的應用將有助于對機構的載荷與邊界條件作出恰當校核，預測機構在強度與剛度上存在的致命缺陷，更重要的是它能準確分析在不同工況下零部件的振動模態與固有頻率，為虛擬樣機提供柔性元素，從而提高整個樣機的置信度。
ANSYS支持的圖形傳遞標準包括SAT、Parasolid以及STEP，并且與下面的CAD軟件有接口：Unigraphics、Pro/ENGINEER、I-Deas、Catia、CADDS、SolidEdge和Solidworks。它所支持的硬件平臺包括：Intel PC、SGI、HP、SUN、ALPH、IBM、CRAY等。
ANSYS有如下的技術特點及功能：
·能夠實現多物理場（如結構、溫度場、流暢、電磁場）之間耦合分析的有限元分析軟件。耦合指一耦合單元或物理環境中的分析結果可以作為其它“耦合單元”或“物理環境”的載荷約束，耦合可以是雙向的；
·強大的幾何非線形、材料非線形及單元非線形分析功能；
·豐富的網絡劃分工具，支持自由網格、映射網格、智能網格、自適應網格等，以確保單元形態及求解精度；
·靈活、快速的求解器，由穩定可靠的傳統波前求解器，也有高速、高精度的PCG求解器，專門用于BLOCKLANCZOS的特征值求解器等。
·完全交互式的前后處理和圖形軟件，大大減輕了用戶創建工程模型、生成有限元模型以及分析和評價計算結果的工作量；
2.2應用軟件間接口及選擇

一、各工具軟件之間的接口（如圖2-l所示）
1、ADAMS在與UG的通訊中利用了Parasolid核技術，通訊中零件的幾何位置及相互關系保持不變，并且零件的密度、質量、慣量可完整無誤地傳遞。
2、Pro/e與ADAMS之間是通過Mechanism/Pro模塊進行通訊的，Mechanism/Pro模塊是ADAMS公司為Pro/e軟件開發的一個專用模塊，用戶完成幾何模型的建造后可以不用退出Pro/e，直接在改環境下進行簡單的系統仿真分析。
3、ANSYS公司新開發的AWE模塊可以讓UG中完成的幾何模型完整無誤地傳遞到產NAYS中（包含裝配關系），從而為數據的無縫傳遞奠定了基礎。
4、Pro/e與ANSYSI間可以直接通過ANSYS隔Connection進行通訊。
5、通過ADAMS/Flex接口模塊，ADAMS可將載荷工況輸入到有限元分析程序ANSYS中，有限元程序的計算數據也可以返回ADAMS建立柔體模型。