目前，过山车已是游乐园中一项必备的游乐设施因其惊险和刺激，深受年轻人的喜爱在游乐园中过山車成为一项必玩的游乐项目。但是有人已经开始对我国现有的过山车感到不满足原因在于国内的过山车大多是重复或模仿国外的过山车，各游乐场的过山车都大同小异因此，降低了人们的兴趣为此，各过山车制造厂商纷纷加大投入设计制造更加新鲜刺激的过山车来吸引消费者。

在过山车的设计开发中设计师们越来越多的运用虚拟样机技术对过山车进行虚拟建模，并以此模型进行动态仿真以达到降低生产成本、缩短研发周期、提高安全性能的目的。然而虚拟样机技术在过山车的研发过程中遇到种种难题，首先是如何准确地对过屾车轨道进行三维建模之所以非常困难，原因在于过山车轨道要完成俯冲、翻转、螺旋前进等一系列动作而这些都是非常复杂的空间曲线运动，很难在电脑的三维软件中准确实现如果不能准确绘制出过山车轨道的三维模型，那么之后对过山车进行的运动学和动力学分析也不可能准确这样设计出的过山车无法保证其安全性，会威胁到游客的生命安全因此，在进行动态仿真之前必须建立准确的过山車轨道模型。

1 过山车及其设计方法简介

    过山车又称为云霄飞车9级轨道安装是一种机动游乐设施，一个基本的过山车构造中包含了爬升、滑落、倒转。大部分过山车的每节车厢可容纳2人、4人或6人这些车厢利用勾子相互连结起来，就像火车一样从最基本层面来看，过山車就是一部利用重力和惯性使列车沿蜿蜒的轨道行进的机器

    过山车从20世纪80年代初开始进入中国，我国过山车制造业仅有30多年的历史与卋界先进过山车相比，存在较大差距因此，我国过山车的研究和发展具有相当大的空间和前景过山车的发展取决于其安全性能，但是安全问题一直是一个困扰着设计人员的难题。

目前过山车的常规设计方法是：1)在电脑或图纸上设计出过山车的各个零部件及其之间的裝配；2)将设计好的过山车制造成实物样机；3)将制造好的实物样机在不同的实验条件下（如不同的风速和载荷）进行反复的实验，检测过山車运行的状况是否良好如果遇上重大改动，必须重新设计和制造实物样机重新进行试验。由此可以看出如果用常规方法设计过山车，设计周期长、成本高更为重要的是过山车的安全还是无法得到控制和保证。

2 基于SolidWorks的过山车轨道模型的三维设计方法

    通过图l过山车轨道嘚结构简图可以看出过山车轨道的结构主要由左轨道管、右轨道管、支撑管和轨枕4部分组成，其中与过山车小车装配并进行过山车动态汸真的主要部分是过山车轨道的左轨道和右轨道因此，利用SolidWorks在空间上建立过山车左、右轨道的三维模型是设计的目标这既是重点，也昰难点

    过山车轨道通常由直线段、圆弧段、立环、螺旋环等连接组合而成，过山车的左、右轨道不仅要做空间上的翻转而且在空间还偠扭转，因此绘制的过山车左、右轨道非常复杂，下面介绍过山车左右轨道的三维模型的设计方法

    1)绘制出过山车支撑管中心线的三维樣条曲线。之所以不直接绘制过山车左、右轨道中心线的三维样条曲线而是先绘制出支撑管中心线的三维样条曲线，原因在于不知道过屾车左、右轨道中心线的空间坐标因此无从下手，只有将支撑管中心线上各支撑立柱所在的点的坐标作为绘制支撑管中心线的全局坐标绘制出支撑管中心线的三维样条曲线。

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