虚拟设计(Vitual Design，简称VD)是一种新兴的多学科交叉技术，它是以计算机辅助设计为基础，将产品从概念设计直到最终产品投入使用等全过程在计算机上构造的虚拟环境中实现，它代表了一种全新的制造模式和理念。随着计算机辅助设计(CAD)技术的发展，三维设计软件逐步取代了原来的二维设计软件，目前流行的三维建模软件主要有：SolidWorks、NX、Pro/EngineerNX和CATIA等。这些三维设计软件不仅具有强大的三维参数化建模功能，而且均是集设计、运动校核及有限元分析于一体的多用途应用软件，其建模速度快、直观，并且能充分显示出各部件运动中相互之间的协调关系，是交互式CAD/CAM/CAE系统；同时，这些三维设计软件还提供了良好的二次开发环境，通过编程，建立面向对象的产品开发模式，实现产品的概念设计、三维结构设计、工程图生成等过程的自动化。

    由于SolidWorks是基于Windows操作平台的三维设计软件，所以操作简单、方便，深受用户喜爱。本文仅以三维设计软件SolidWorks为例介绍装载机工作装置设计，不仅可以真实地反映装载机工作装置的几何形状，还能反映各部件的空间位置，有效地检测工作装置各部件之间是否发生干涉与碰撞，通过运动力学分析，检验工作装置作业过程的合理性和正确性。

1 装载机工作装置虚拟设计过程

    1.1 装载机工作装置

    以某小型装载机为例，该装载机所采用的反转六连杆机构工作装置主要由动臂、拉杆、铲斗、摇臂、动臂液压缸及转斗液压缸组成，其基本结构如图1所示。

1.动臂液压缸2.转斗液压缸3.动臂4.摇臂5.拉杆6.铲斗

图1 反转六连杆机构装载机工作装置简图

    1.2 建模方法

    尽管大部分的三维设计软件均具有参数化设计功能，但也必须合理地规划零部件的建模过程，才能有效地实现参数化设计。建模时应保证修改模型的参数时模型不会出错；只需改变很少的尺寸便能实现对模型的修改，而且不会引起其它特征的更改。在建立实体时，需要先分析实体的结构特征，确定这些特征建立的先后顺序，以及每个特征的建立方法，使所建立的特征尽可能简单，参数尺寸尽可能少。在进行了上述分析后，就可以利用三维设计软件提供的特征命令中的拉伸、旋转、切除等建模功能创建出三维实体模型。所以，在对装载机工作装置进行参数化特征建模之前，应该先对其进行结构分析，制定创建模型的大致方案。

    特征是组成零件实体模型的基本元素，它体现了产品的功能要素和工程含义，是描述产品信息的集合。用特征通过几何图形拼和的方法，构造零件的几何形状，在建模时将零件上单个的加工形状定义成特征，然后利用特征的组合就可以完成零件的造型。