虚拟装配技术是建立在采用信息技术完成新产品整个开发过程基础之上的一套综合技术，它的核心部分是利用先进CAD的建模技术和多体系统运动学与动力学建模 技术，它是随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程技术。它是一种崭新的产品开发方法，是一种基于产品计算机仿真模型的数字化设计方法， 这些数字模型即我们所说的电子样机。电子样机将不同工程领域的开发模型结合在一起，它从外观、功能和行为上模拟真实产品，令设计者对产品的设计进度更加了 解。

　　CATIA软件中的电子样机模块DMU的作用是对产品的真实运动进行计算机模拟，可以提供用于工程设计、加工制造、产品拆装维护的模拟环境，是支持产品和 流程、信息传递、决策制定的公共平台，覆盖从产品的概念设计到维护服务的整个生命周期。工程师完全在计算机上建立数字化产品模型，从工业设计开始到产品工 程化设计、工艺工装设计的全过程，采用三维数学模型进行产品的设计、评估、修改和完善，并采用电子样机尽可能多地来代替原来的物理样机试验，在数字状态下 仿真计算，然后再对原设计重新进行组合或者改进。因此，这样常常只需要制作一次最终的物理样机.就可使新产品开发获得成功。

　　2 工程应用研究

　　2.1 虚拟装配设计流程

　　在电动清扫车设计开发过程中，以CATIA V5为平台，根据电动清扫车这一产品自身的特点，可以将虚拟装配技术应用于其设计开发过程，划分为3个阶段，即总体设计、基础设计和详细设计阶段。通过对 这3个设计阶段的控制，实现对电动清扫车设计开发全过程的控制，设计流程如图1所示。

　　总体设计阶段为电动清扫车设计开发的初期阶段，完成初步的总体布局，主要包括：建立电动清扫车主模型空间和进行电动清扫车初步的结构、系统总体布局(图2)。

　　如图2所示，综合考虑两个方案，第二个方案载荷分布更合理，而且考虑到垃圾箱的进出更方便，最终决定采取第二个方案。基础设计阶段为电动清扫车设计开发的 主要阶段，基本完成电动清扫车的零部件装配建模设计，主要包括：电动清扫车零部件模型空间分配(虚拟装配区域和虚拟装配层次的划分);具体零部件模型定 义，包括建立三维实体模型和装配约束;进行静态干涉检验，保证电动清扫车零部件三维静态模型不发生干涉。详细设计阶段则为电动清扫车设计开发的完善阶段， 完成电动清扫车装配建模的最终设计。主要包括：完成电动清扫车装配建模的最终设计;进行电动清扫车零部件三维模型的最终虚拟装配;进行动态干涉检验，保证 电动清扫车运动无干涉。

　　2.2 小型电动清扫车虚拟装配技术应用

　　2.2.1 电动清扫车工作原理

　　清扫车采用扫吸结合式的工作原理，与之对应的结构件为盘刷系统、滚刷系统和滤清系统，在清扫过程中以扫为主，以吸为辅，扫吸结合，即盘刷首先将垃圾扫到滚 刷覆盖范围内，随后滚刷的旋转运动将垃圾以抛物线的形式抛人车尾，与此同时，风机在滤清箱内产生负压，让垃圾顺利进入垃圾箱内。在清扫车停止工作后，需要 开启振动电机，让吸附在滤网上的灰尘振落在垃圾箱中。但由于盘刷的旋转运动，很容易产生二次扬尘现象。为此，在滚刷仓上开了两个小孔，但由风机产生的负压 将扬起的尘土吸人滚刷仓。试验表明，此结构在清扫车工作过程中能很好地克服二次扬尘现象。

　　2.2.2 主模型的建立

　　在电动清扫车研发的初期阶段，要从概念设计开始，建立电动清扫车主模型空间，划分主要的部件和机构，进行产品初步的结构、系统总体布局。主模型可以保证电 动清扫车零部件数据结构完整一致，实现CAD/CAE/CAM系统的高度集成，为协同设计和并行工程打下良好的基础，这也是实现自顶向下设计的前提条件。 图3为电动清扫车主模型。

　　2.2.3 虚拟装配层次的划分

　　电动清扫车是由具有层次关系的零部件组成的复杂系统。在整车虚拟装配中，一个装配体可以分解为多个子装配体和若干个零件，一个子装配体又可以分解为下一层 的子装配体和若干个零件。这个过程实际就是一个自上而下的设计过程。在电动清扫车结构设计应用中，通过分级式多叉树状结构来描述，即按零部件间设计的逻辑 依附关系来确定各模型间的父子关系，从而实现装配设计层次的划分，如图4所示。

　　2.2.4 装配约束的建立

　　装配约束管理是电动清扫车设计开发中的重要一环，它直接和随后的静、动态干涉检验息息相关。装配约束管理能确保设计的模型具有设计工程师所定义的正确关 系，如平行、共轴或共面等。通过约束管理，可使电动清扫车设计或改进、改型设计等重复过程中零部件模型特定的装配关系或约束得以保存，而与对模型所进行的 修改无关。图5为建立装配约束后，电动清扫车的总装配图。

　　2.2.5 静、动态干涉检验

　　在电动清扫车盼总装配完成后，需要进行静态和动态干涉检验。在电动清扫车整车设计中，设计工作量很大，其间的零部件数量和种类也很多，因此进行静态干涉是 非常有必要的第一步。静态干涉检验是对电动清扫车零部件设计进行评估，在确定装配结构和总体设计后，进行零件细化设计，在装配过程中静态检验零部件之间的 干涉、间隙等，并根据检验结果对零部件进行设计修改，从而得到正确的设计。

　　接下来的动态干涉分析主要步骤是：①定义运动机构骨架模型;②创建运动机构;③添加各种对应的运动副;④添加固定零部件;⑤根据需要添加辅助模型;⑥运动 仿真;⑦定义相应的实体模型到对应的骨架;⑧进行相关分析。通过动态的干涉分析，可以检查盘刷、滚刷、垃圾斗进出、驱动轮转向和车架以及车身之间是否干 涉。