基于SolidWorks和3DVIAComposer的起重船虚拟动画仿真

一、引言

    长江三峡航道过往船只时有发生沉船、倾覆事件，而目前尚缺乏专门用于沉船打捞搜救的设备，由于救援不及时导致频繁发生人员伤亡事故。我公司拟设计一款“1000吨全回转起重机”，用于在长江三峡库区、长江干线中游及长江干线其他水域完成应急抢险作业的沉船、沉物打捞设备。本文主要讲解应用，完成“1000吨全回转起重机”的整体设计，并用3DVIA Composer对模型进行颜色渲染、虚拟装配、干涉检查和动画仿真，确保设计安全可靠，模型直观易懂。起重机设计原理如图1所示。

图1 起重机设计原理图

二、起重机的设计原理

    为了完成“1000吨全回转起重机”的整体设计，设计过程中利用“自顶向下”的设计方式，在总体设计中将整个超重机分为若干部件，同时满足多人协同设计。其中转台锁定机构，吊臂防后倾装置，人字架前撑杆、后拉杆组件，吊臂组件及滑轮组件等均采用参数化设计，方便模型修改和二次利用。起重机按结构主要分为以下部分：船体组件、人字架组件、吊臂组件、转台组件及电气液压系统等，通过操作员在驾驶室内地控制，实现起重机的救援和打捞工作。在大型装配体中，选用“轻化”模式，可以使模型打开的速度大大加快。起重机装配结构关系如图2所示。

图2 起重机装配结构关系图

三、和3DVIA Composer的功能与特点

    在建模过程中实现“参数化设计”、“模块化设计”，能快速设计装配机构、管路和复杂零件。在设计过程中，相似的模型应用参数化设计后，从菜单栏中导出参数，在下次使用过程中，直接修改参数，然后重新导入，模型将依据现有特征尺寸自动更新；模块化设计是通过对不同的模块进行组合，实现利用有限的零部件设计出更多产品的一种设计方法。采用模块化设计可以有效满足顾客对产品方案多样化地需求，快速产生对市场的影响力，同时减少设计、制造成本。在本起重机设计过程中，吊臂组件、防后倾装置等均可采用模块化设计。起重机整机设计效果如图3所示。

图3 起重机整体设计效果图

      在设计过程中能进行干涉检查，有效避免产品生产过程中可能出现的错误。例如在吊臂铰座设计过程中，内部结构比较复杂，特别容易发生零件干涉。通过三维设计和干涉检查，有效避免产品在拼装时发生尺寸偏差、不能焊接等现象。吊臂铰座模型和干涉检查图如图4、图5所示；吊臂铰座由很多异形板焊接组成，在三维设计过程中可以确保零件不发生干涉，下料拼接为产品质量提供有力保证。