基于虚拟样机的地下铲运机驾驶室人机分析

针对传统地下铲运机人机工程设计与分析方法的不足,提出在虚拟样机意义下的产品人机工程学仿真分析方法。采用虚拟样机技术建立某型号地下铲运机数字化人机系统,运用人机工程学基本理论及CATIA人机工程学分析模块,从工作空间、操作舒适性、视野舒适性三方面对其进行人机工程学仿真分析,指出了原设计中存在的人机工程学问题。     

基于JACK的工业搬运车驾驶室人机工程仿真分析

工业搬运车作为生产工具,设计工业搬运车必定要考虑提高生产效率和保障作业人员的安全性与舒适性,工业搬运车在搬运货物时,安全因素是主要考虑和保证的,安全的工作环境是保障工作效率的前提。在工业搬运车作业过程中,安全性影响因素有:驾驶室视野、驾驶室舒适性因素、驾驶座椅设计、操纵杆位置。项目以JACK为主要仿真工具,对工业搬运车虚拟模型仿真分析,并结合人机工程学原理分析驾驶员所处的人-机-环境系统。分析座椅H点和座椅设计、可视域仿真、双手可达域仿真、人体脊椎受力仿真、关节舒适度分析,再对驾驶员作业静态强度进行预测,最后基于人机工程学原理的工业搬运车作业环境分析、设计优化和建议。     

基于JACK仿真的电动单轨吊司机室人机工程分析

为提高电动单轨吊在井下运行时的操作舒适性,通过人机仿真软件建立符合中国驾驶员身体数据的人机虚拟仿真模型,结合可控性、可视性和工作姿势舒适性探讨电动单轨吊司机室设计缺陷。结果证明：电动单轨吊能够较好地符合第5百分位和50百分位的人体需求,但由于其整体尺寸受到井下巷道的限制,对95百分位人群使用和操作中略有不便。通过计算机虚拟仿真等技术,可为井下特殊工况下电动单轨吊人性化设计提出优化策略。     

基于CATIA的汽车驾驶室人机工效改进设计研究

为提高汽车驾驶员操作的人机工效,改善驾驶体验,在参数化设计的基础上,以CATIA软件为平台,利用人机工程分析模块对驾驶员的作业姿态进行模拟仿真。结合人机工程学理论,对汽车驾驶室的可视域、可达域及操纵舒适性等方面进行了人机工效校核,根据分析结果,结合SAE标准与GB/T 21935—2008,对汽车驾驶室的方向盘、仪表盘、换挡装置等操纵部件的布局进行改进设计。结果表明:基于CATIA的虚拟仿真可为汽车驾驶室人机工效改进设计提供理论依据和方法支持,有效提高驾驶室的舒适性。     

基于RAMSIS仿真的高速列车驾驶界面人机工效评估

为保证高速列车驾驶界面设计方案符合人机工效要求,提出基于虚拟仿真分析的高速列车驾驶界面评估方法。采用CATIA软件构建列车驾驶室数字模型,导入RAMSIS虚拟仿真软件,从人机尺寸、舒适性、可达性、视野4方面分析驾驶界面的人机特性,将仿真结果和行业标准作为评估准则,用于高速列车驾驶界面的人机工效评估。将该方法运用于某标准动车组驾驶界面设计方案的人机工效评估。结果表明:该型驾驶界面符合标准,满足第5百分位到第95百分位驾驶者的人机工效要求。该虚拟评估方法便捷可行,为高速列车驾驶界面设计方案的筛选和改进提供了有效手段。     

外科医生手术站姿辅助器人机工程设计

为改善外科医生在手术操作过程中的舒适性,将视频影像分析和Jack仿真法运用到站姿辅助器设计中。通过视频影像分析外科医生手术操作姿势,确定躯干、臀部、膝部和脚踝关节部位的变化范围和站姿平均持续时长;建立了人-产品-环境虚拟仿真系统,利用Jack仿真软件对其常规姿势进行人机工效仿真,得出影响外科医生手术站姿舒适性的关键部位和关节变化范围,作为产品设计的依据,并进行可行性对比验证。结果表明：运用视频影像分析和Jack仿真软件可快速有效地挖掘外科医生手术站姿人机适配关键部位,为站姿辅助类产品的人机工程设计提供参考。     

汽车驾驶座椅的人机工程学设计

运用人机工程学原理,针对汽车驾驶座椅,从驾驶员生理特性与作业环境两个方面分析了影响驾驶舒适性及安全性的原因,在此基础上从坐姿舒适性,振动舒适性,操作舒适性,安全性等四个方面论述了汽车驾驶座椅人机工程学设计,完成了对汽车驾驶座椅从分析-设计的系列开发过程.     

基于Jack的挖掘装载机驾驶室人机工程分析与改进设计

为提高挖掘装载机驾驶室的舒适性,采用人体模型建模分析法确定H点位置,并建立挖掘装载机驾驶室人机仿真系统。以人机分析软件Jack为工具,从驾驶员可视性、可达性及舒适性3方面进行挖掘装载机多作业姿势的人机合理性分析,根据仿真结果对中控台界面及控制部件布局进行改进设计,改进方案的分析校核结果表明：驾驶员可视域得到提升,常用控制部件位于驾驶员舒适可达范围内,改进后驾驶员的多个作业姿势舒适性得到提升。通过人机仿真软件对驾驶员多作业姿势进行人机合理性分析,较准确地发现了挖掘装载机驾驶室存在的设计缺陷,为具有复杂人机系统的工程装备驾驶室布局设计研究提供一定参考。     

基于虚拟现实的机床维修课程项目式教学案例开发

采用虚拟结合现实的方法,对数控机床刀架工作原理与故障维修进行项目式教学案例开发。该项目的实施可以提升教学效果,保障实践操作过程中的安全性,实现电动刀架故障维修的知识与技能目标的达成。     

虚拟评审在汽车人机工程方面的应用

随着消费者对于汽车舒适性、方便性方面要求的提高,虚拟现实技术在汽车人机工程方面的应用逐步兴起,本文以汽车人机工程学为基础,分析虚拟评审在汽车研发过程中人机工程方面的功能及优势。     

基于人机工程的汽车驾驶座椅舒适性设计研究

运用人机工程学原理,对影响汽车驾驶座椅的主要因素进行了分析,在此基础上从驾驶座椅舒适性和安全性的角度出发,对座椅的主要参数,结构,材料等方面进行设计研究.在汽车驾驶座椅设计中引入数字化建模、模拟仿真试验等先进技术及手段,将是以后的发展方向.     

基于CATIA的桥式起重机司机室人机工程设计

为改善桥式起重机司机室作业环境,提高作业舒适度,对桥式起重机司机室的布局及各尺寸结合人机工程学相关理论进行了分析,并给出了尺寸建议,最后以人机工程虚拟仿真软件CATIA进行验证,分析了司机的视野范围、操作姿势舒适度和手部可达区域。结果表明结合人机工程学相关理论所设计的司机室符合人体舒适度要求,设计中加入了视频监控装置,可降低职业病发生的可能性,司机室尺寸优化结果可为起重机司机室设计提供重要的数据参考。     

汽车乘员舱安全性与舒适性多学科设计优化

概念设计阶段汽车乘员舱的安全性和舒适性设计是关键任务,两者具有耦合效应,将多学科设计优化运用到乘员舱的设计中实现两个学科的并行设计。针对某款车的乘员舱布置,在该车100%正面碰撞试验基础上,通过乘员损伤分析软件建立该车的正面碰撞乘员约束系统模型并对模型进行验证用于评估其安全性;同时也基于关节强度的概念建立乘员舒适性模型。将多学科设计优化运用到乘员舱的设计中,避免了传统设计方法对安全性和舒适性的单独优化,实现了两个学科的并行设计,缩短了开发周期,最大化了乘员舱的整体性能。为提高计算效率,通过试验设计构建乘员约束系统的Kriging近似模型用于代替仿真模型。结果表明,该方法在较好地满足乘员安全性的同时提高了乘员的乘坐舒适性,在乘员舱布置方面具有较强的工程实用性。     

虚拟人维修动作混合驱动技术研究

针对现有虚拟维修系统中维修指令人机工效评估效率低下、准确度不高,不能满足复杂装备维修性并行设计的需求,研究了基于全局可接近性锥GAC的维修工具最优匹配方法、基于遗传算法的虚拟人运动精度优化控制技术、基于功能约束的精细维修动作建模技术和基于实时捕捉数据与模型混合驱动的虚拟人运动控制机制。开发了虚拟人维修系统,验证了方法的有效性。     

H_∞理论在起落架半主动控制系统中的应用

以某型双腔式起落架为研究对象,建立了起落架着陆动力学方程,应用ADAMS软件构建该起落架的虚拟样机模型,在考虑控制对象模型的不确定性和系统干扰抑制的情况下,基于混合灵敏度问题求得鲁棒H∞控制器。应用ADAMS及Matlab/Simulink软件,对半主动起落架的落震仿真过程进行实时控制,进行机械系统和控制系统的联合仿真分析,并对比被动控制和半主动控制起落架的仿真结果。对比研究结果表明:半主动控制起落架能够有效地降低直升机着陆时的冲击载荷和振动响应,从而提高直升机着陆的安全性和舒适性。     

虚拟维修仿真中维修动素的设计与实现

针对虚拟维修仿真中人体运动以及人 -机交互作用控制复杂、效率低的问题 ,提出了一种包含维修、维修事件、维修作业、维修作业单元、维修动素的分解层次结构 ,该结构利用动素实现对虚拟仿真软件系统控制函数的封装。分析了维修仿真对动素的要求 ,给出了维修动素的分类及定义。以典型动素人的移动、抓取、使用工具等为例 ,讨论了动素设计与实现的思路和方法。以Jack软件为平台 ,采用基于动素的交互式图形编程方法 ,开发了虚拟维修仿真系统原型 ,并以变速箱的拆卸为例进行了验证     

基于虚拟维修仿真的维修性分析技术研究及系统实现

在中国国家自然科学基金项目《并行设计中产品维修性模型研究》资助下，以维修性设计分析适应产品设计数字化、集成化趋势为背景与需求，对虚拟维修仿真以及基于虚拟维修仿真的维修性分析技术进行理论与相关技术研究，开发维修性设计分析系统。对所涉及的理论、技术及系统开发成果进行学术总结。 根据并行工程理论，设计阶段必须考虑产品的维修问题，需要开展维修性设计。维修性是通过维修过程所体现的一种质量特性，必须通过人-产品-工具/设施/设备的相互作用才能准确发现存在的问题，现有的维修性分析技术难以在设计阶段对上述任务进行分析，虚拟现实技术是解决该问题的途径。开展6方面的研究工作。 基于虚拟维修仿真的维修性分析系统的结构框架。分析基于虚拟维修仿真的维修性分析的内涵，明确其基本过程、手段及目的，总结出该技术的4个主要特点，包括维修过程和维修环境的全数字化、与实际维修的相似性与一致性、能同时满足经济性和及时性要求、良好的集成特性；提出包括界面层、应用层、对象层和技术支持层的系统结构框架；明确需要解决维修过程分解与动作分类、虚拟维修样机、虚拟维修仿真、维修性分析等4项关键技术。     

基于虚拟激励法的三维随机路面仿真

通过改进的虚拟激励法原理,在现有二维路面谱的基础上,从空间路面频率谱出发,将之拓展到三维空间内的路面谱,给出模拟随机路面谱的方法。同时,为了给虚拟样机仿真分析提供较为复杂三维仿真路面环境,基于单点FFT路面不平度时域模型,建立了三维FFT随机路面数学模型,并实现了其在Matlab中的仿真;依据改进的虚拟激励法理论,建立了生成三维路面文件的通用模型,包括节点的生成和单元生成算法,并导入Adams形成所需的三维路面仿真环境。应用上述方法生成C级路面.对所选择的车辆样机进行了行驶平顺性仿真,与GB/T 13441—92标准对比分析得到了该车行驶平顺舒适性的合理时间。     

Conceptual design of a web-based LNG plant management system through adoption of the integrated environment for design and maintenance

The present paper aims to suggest a web-based LNG (Liquefied natural gas) plant management system that is applicable from the design stage through the operational lifetime of the plant. The usefulness of this program is maximized by combining a virtual plant and RAMS (Reliability, availability, maintainability and safety). To achieve this goal, principles related to a virtual plant and RAMS are reviewed and several modules were designed. In particular, the RBI (Risk based inspection) module based on the API (American Petroleum Institute) code was developed for implementing RAMS. To review the design and deliver geometrical information regarding the system and processes, several commercial softwares are chosen to develop the navigator module and virtual module of LPMS-RAMS (LNG Plant Management System based on RAMS). Also, several modules related to maintenance and safety, are developed. It means that the LPMS-RAMS has many applicable modules based on the concept of virtual plant and RAMS. Especially, The VR (Virtual reality) module in this system will be useful during the design stage for diverse types of LNG plants. Also, the RAMS module is expected to improve the efficiency and safety of the LNG plant during its operation.     

基于UG的虚拟机床运动学建模与仿真

数控机床的运动学建模是实现数控机床虚拟加工的一个底层关键技术.基于UG强大功能模块,通过对数控机床及系统的运动学建模从而实现数控加工过程的虚拟仿真,为检验数控加工程序的正确性提供了新的方法.