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1、 MWorks 机械多体可视化建模工具 三维装配模型到三维装配模型到 Modelica多体模型自动转换多体模型自动转换 苏州同元软控信息技术有限公司 2011 年 11 月 MWorks 机械多体可视化建模工具 三维装配模型到 Modelica 多体模型自动转换 苏州同元软控信息技术有限公司 目录 i 目录目录 1. 概述概述 . 1 2. 功能特征功能特征 . 2 3. 使用前的准备使用前的准备 . 3 3.1 安装 Mechanics 组件 . 3 3.2 准备模型输入文件. 4 4. 模型转换模型转换 . 4 4.1 转换操作流程 . 4 4.2 Modelica 结果文件说明 . 8
2、4.3 组件布局和连接布线 . 9 4.4 子系统封装与外部连接器 .10 4.5 平面环与切割铰标定 .10 5. 对装对装配模型的约定配模型的约定 . 11 5.1 使用支持的运动副进行装配 .12 5.2 严格按照机构运动简图进行装配 .12 5.3 定义连接时所选的多组参照应对应于两个零件 .15 5.4 静装配不应出现欠约束 .15 5.5 在 XY 平面内进行装配 .17 6. 模型转换实例模型转换实例 .18 6.1 曲柄滑块（Crank_slider_mechanism） .18 6.2 双滑块机构（Double_slider）.19 6.3 单缸内燃机（Engine） .20
3、 6.4 液压挖掘机（Hydraulic_grab） .21 6.5 手动压水机（Manual_pump） .22 6.6 多连杆机构（Multi_link_mechanism） .23 6.7 机械手（Robot） .24 6.8 缝纫踏板机构（sewing_machine_pedal） .25 6.9 六杆机构（Six_bar_mechanism） .26 6.10 Stephenson 机构（Stephenson_mechanism） .27 MWorks 机械多体可视化建模工具 三维装配模型到 Modelica 多体模型自动转换 苏州同元软控信息技术有限公司 目录 ii 6.11 六自
4、由度并联机构 .28 7. 常见问题常见问题 FAQ .30 MWorks 机械多体可视化建模工具 三维装配模型到 Modelica 多体模型自动转换 苏州同元软控信息技术有限公司 第 1 页, 共 31 页 1. 概述概述 机械系统的三维装配模型记录了装配体设计参数、装配层次和装配信息，支持从概念设计到零件设计阶段的装配仿真。但是，模型中缺少对系统的动态特性描述，不能用于动力学特性分析。 Modelica 多体模型描述了机械系统的动力学特性， 支持系统动力学仿真与分析。但是，其采用的二维拖放建模方式，刚体的几何构型与空间方位均通过参数设定。 这种建模方式与主流的三维 CAD 软件如 Pro/
5、E、 SolidWorks 等采用的交互式建模方式相比存在明显不足。 MWorks 提供了三维装配模型到 Modelica 多体模型模型自动转换工具Mechanics，支持将 Pro/E 或 SolidWorks 中建立的三维装配模型转换成使用Modelica 2.2.2 多体库 Modelica.Mechanics.MultiBody 建立的 Modelica 模型。 一方面， 实现了几何模型向功能模型的转换， 支持对模型进行动力学分析。 另一方面，充分利用了三维 CAD 软件可视化建模特点，弥补了 MWorks 机械系统建模方式的缺陷。 将三维装配模型转换成 Modelica 模型，还可以
6、充分发挥 Modelica 多领域统一建模的优势。在统一的建模环境下，将机械系统模型与控制、液压、电子等其他子系统模型集成，实现对机、电、液、控等多领域紧密耦合的复杂机电产品的统一建模与仿真。 Mechanics 以独立 COM 组件形式提供。功能入口位于 MWorks Studio“MechanicsImport Mechanical Model”菜单，该菜单在安装 Mechanics 组件后可见。 三维装配模型到 Modelica 多体模型的转换方案如图 1-1 所示， 图图 1-1 三维装配模型到三维装配模型到 Modelica 多体模型转换方案多体模型转换方案 MWorks 机械多体可
7、视化建模工具 三维装配模型到 Modelica 多体模型自动转换 苏州同元软控信息技术有限公司 第 2 页, 共 31 页 转换涉及三个模块： Pro/E 或 SolidWorks，三维 CAD 建模软件，用于建立三维装配模型。 SimMechanics， Matlab-Simulink 提供的插件， 安装在 Pro/E 或 SolidWorks上，用于将三维装配模型导出为.xml 文件描述。 Mechanics，MWorks 提供的三维装配模型到 Modelica 多体模型自动转换组件。接收 SimMechanics 导出的以.xml 文件描述的三维装配模型，转换生成 Modelica 语言
8、描述的多体模型.mo 文件。 转换流程分为两个步骤： (1). 在 Pro/E 或 SolidWorks 中，利用 SimMechanics 插件将三维装配模型导出为.xml 文件和.stl 文件。 (2). 在 MWorks Studio 中，利用 Mechanics 组件，以(1)导出.xml 和.stl 文件为输入，转换生成 Modelica 模型的.mo 文件。 下文将详细介绍三维装配模型到 Modelica 多体模型自动转换组件Mechanics。 第 2 节简述 Mechanics 具备的功能与特征。 第 3 节介绍 Mechanics 的安装部署，以及转换必要的输入。 第 4 节
9、以六自由度并联机构（stewart_platform）模型为示例，演示三维装配模型到 Modelica 多体模型转换的基本流程与操作。 第 5 节列举了 Mechanics 工具对三维装配模型的一些特殊约定。 只有遵循这些约定建立的三维装配模型，转换后才能成功编译、求解。 第 6 节列举了一些典型的转换实例供用户参考。 第 7 节列举了转换过程中一些常见的问题和最有可能的原因及解决方法。 2. 功能特征功能特征 Mechanics 支持导入 Pro/E 或 SolidWorks 中的三维装配模型，具有以下功能特征： 支持将三维装配模型转换成 Modelica 模型。 自动将三维装配模型中的子系统（子
