虛擬樣機技術(shù)是建造物理樣機前對設計對象在計算機上建立的虛擬模型機，利用其完成設計對象功能的可行性及其工作性能的分析，更好地理解系統(tǒng)的運動特性、動力特性，比較設計方案，優(yōu)化設計，提高產(chǎn)品質(zhì)量和機械設計效率等。仿真模型的建立和模擬現(xiàn)實條件是虛擬樣機的重要基礎(chǔ)。
    本文以輪胎定型硫化機(簡稱硫化機)的設計為例，運用SolidWorks對其進行建模，最后以一定的裝配關(guān)系和約束條件來完成對硫化機的幾何建模，并利用Solidworks Cosmotion對其工作機構(gòu)進行運動仿真；應用“質(zhì)量特性?”功能，完成整機重心的分析和配重的設計、建模，以此來介紹用SolidWorks 進行大型產(chǎn)品設計的方法和思路。
1 輪胎定型硫化機
    硫化機主要有底座、主傳動機構(gòu)，裝胎機構(gòu)，中心機構(gòu)，卸胎機構(gòu)等部件組成。它的工作機構(gòu)為曲柄滑塊，由曲柄齒輪驅(qū)動，來實現(xiàn)開模，合模及加壓硫化。該產(chǎn)品的設計難點在于：工作軌跡的設計和自鎖的分析。用傳統(tǒng)的二維CAD 設計，其工作機構(gòu)部分的設計很困難，工作機構(gòu)運動過程中是否發(fā)生碰撞干涉，如何在運動中避免自鎖。這些問題用二維CAD 解決起來很困難，依靠做出大量的運動軌跡線，費時費力。而用SolidWorks 對側(cè)裝機進行幾何建模的話，以上問題就迎刃而解了，大大縮短了設計周期，提高了設計的可靠性。
2 硫化機幾何模型的建立
2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的劃分
    硫化機為大型裝配體，在建立幾何模型之前，利用硫化機各結(jié)構(gòu)的功能和特點進行進行合理的劃分，把它分成若干子裝配體和零件；這些子裝配體根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點還可以劃分成若干更低一級的子裝配體和零件；如此下去，直至把所有子裝配體拆成零件。這樣，產(chǎn)品、部件和零件組成了一個樹狀結(jié)構(gòu)。利用這種結(jié)構(gòu)形式，可以實現(xiàn)多個設計人員的協(xié)同設計，有助于提高產(chǎn)品開發(fā)效率，并降低生產(chǎn)的復雜性。
2.2 零件建模
    根據(jù)各零件特征，在經(jīng)過一系列特征構(gòu)建，利用尺寸、幾何關(guān)系、參數(shù)驅(qū)動、方程式等在特征之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，最終完成所有硫化機零件的造型，并且賦予各零件的材料屬性。
2.3 裝配件的設計
    零件裝配形成裝配體的過程，其實就是一個SolidWorks 指定零件間約束關(guān)系的過程，通過指定零件間的約束，確定零件的裝配位置關(guān)系。從最低一級子裝配體開始，逐漸向上級進行，直至完成總裝配體的裝配，此方法為“至下而上”設計。同時，靈活利用“至上而下”的設計方法，進行焊接件的設計。

圖1 硫化機主機

3 工作機構(gòu)的干涉檢查
    幾何建模建立好以后，通過“移動零部件”功能，用鼠標分別拖拽各運動件，同時選擇“碰撞檢查”的“碰撞時停止”復選框，檢查運動過程中有無發(fā)生碰撞和干涉，這樣就可以動態(tài)的模擬出硫化機開合模時，橫梁以及硫化室在空間的不同位置和姿態(tài)。同時通過旋轉(zhuǎn)視圖，對各個狀態(tài)進行多方位、多角度的觀察。通過虛擬樣機，直觀地評價產(chǎn)品設計方案。并利用SolidWorks 參數(shù)化設計及數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)性，對相應的零部件進行調(diào)整和優(yōu)化，使性能達到最佳。
4 硫化機主傳動運動仿真
    運動仿真是在成功建立了其裝配模型的基礎(chǔ)上，通過定義靜止部件、運動部件，并為在各起始運動件上定義驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、選擇連接軸和運動方向、設定運動初始條件或參數(shù)等一系列操作來實現(xiàn)。
    打開設計樹右側(cè)的齒輪標文件夾即為運動分析模塊(Cosmos Motion )，它內(nèi)置于SW，使用ADAMS/SOLVER求解器，能對機構(gòu)進行靜力學和運動學分析，包括運動極限位置分析、千涉分析、軌跡跟蹤、測量、圖表、動畫生成，以及為ADAMS及其它大型分析軟件輸出三維設計文件等。裝配體直接應用于分析模塊，分析模塊會根據(jù)零件間的裝配關(guān)系而賦予零件間以恰當?shù)倪\動副，表征運動關(guān)系。

圖2 硫化機主機機構(gòu)原理圖