基于虚拟现实的车辆振动虚拟测试系统设计

研究了基于虚拟现实的虚拟测试技术的概念和理论模型。根据车辆振动测试系统与基于虚拟现实的车辆振动虚拟测试系统之间的映射关系,提出了由虚拟现实子系统、模型子系统和虚拟仪器子系统构成的基于虚拟现实的车辆振动虚拟测试系统的框架设计及实现方法。设计了基于虚拟现实的车辆振动虚拟测试系统,并给出了车辆振动的虚拟测试结果显示,结果表明:基于虚拟现实的虚拟测试技术的理论模型适用于基于虚拟现实的车辆振动虚拟测试系统设计,通过该系统,用户可以分别在三种不同的观察模式下同时观察车辆的振动及其时域和频域信号。     

面向锻件产品开发的知识建模方法及应用

针对日前锻件产品开发的特点及存在的问题,规划了基于知识的锻件产品开发流程,并根据开发流程,结合开发知识的特点将知识划分为领域知识、实例知识和设计历史知识,提出了面向锻件产品开发的知识建模方法.本文采用规则/框架的综合表达方法对3种锻件产品开发知识进行组织建模,并利用面向对象方法将这3类知识模型集成构建了锻件产品开发知识集成模型.基于该建模方法和ASP.NET平台,采用面向对象语言C#,结合ORACLE数据库技术开发了锻件产品开发系统并得到了有效应用.     

复杂大型框架式液压机参数化设计研究

针对大型复杂框架式液压机结构特点,采用尺寸驱动的方法,提出全流程参数化设计思路,同时利用数据表格进行关键参数和数据流的传递,开发了一种快速设计系统,实现框架式液压机的三维建模、有限元分析和工程图绘图工作,解决了大型复杂框架式液压机参数化设计中设计效率低、设计错误多等关键问题,实现了大型复杂框架式液压机快速高效的设计。     

基于Virtools牙轮钻机可视化仿真系统开发

为了直观逼真的演示牙轮钻机的装配及运动过程,以可视化仿真软件Virtools为基础,结合三维建模软件3Ds Max开发了可视化仿真平台。首先利用三维建模软件UG建立牙轮钻机精确的三维整机模型,并采用3Ds Max对牙轮钻机进行纹理和贴图处理;然后结合Virtools虚拟现实开发平台,利用其Building Blocks脚本模块化和可视化流程图式脚本,设计实现了KY310牙轮钻机可视化仿真系统的开发。     

三轴虚拟仿真转台的结构有限元分析与数学建模

本文基于虚拟样机技术得到了三轴转台的机械结构模型，并利用有限元模态分析技术，来对转台机械结构进行精确建模。同时通过该模型进行系统性能分析，主要包括系统三框联接特性和轴承承载刚度等因素对转台控制性能的影响；并提出在实际系统设计中应加强三个框架刚度和轴承承载刚度，以及应将各个框架与端轴联接刚度尽可能加大，从而可进一步拓宽系统频带宽度，提高整个转台系统的性能。     

复杂曲面双吸式离心泵叶轮铸件参数化设计

叶轮是离心泵产品的核心零件,结构形状复杂,对其采用的普通建模手段效率低下而且质量不高.本文在研究了离心泵叶轮三维建模的一般步骤前提下,采用SolidWorks API参数化建模方案,以Visual Basic语言为开发工具,实现了双吸式离心泵叶轮的参数化建模.该系统可以快速地生成双吸式离心泵叶轮三维机械零件模型和铸件模型,提高了离心泵叶轮产品的开发效率和模型精度.     

数控仿真系统三维建模技术研究

针对数控机床的外型结构、实际加工特点以及仿真动画形式,综合分析并应用了几种三维建模方法.根据结构实体几何法(CSG)建模思想,采用层次化、结构化的建模方法,构建了机床本体(包括刀具)模型;采用基于三角网格的离散方法,有效地解决了毛坯的变形动画仿真问题,实现了车削、铣削加工过程动态仿真;基于粒子系统的建模策略,实现了不规则物体(如冷却液)的物理动画仿真.基于上述方法所开发的数控仿真系统,具有较好的真实感和动画仿真实时性.     

THP34Y-2000液压机机架结构优化

研究THP34Y-2000液压机机身的结构特点及设计方法,提出利用结构优化设计方法对液压机机身进行了结构优化设计[1].通过利用Pro/E软件对该液压机机身框架进行建模,并采用有限元分析模拟软件ANSYS对该液压机机身框架刚度和强度进行模拟分析,根据实际要求,限制相应自由度,加载计算,得出结构的应力和变形的分布.研究在满载工况下液压机机身模型各节点处的应力和变形的分布情况,并以此为基础进行了结构优化改进,提出了优化方案并进行优化计算.通过比较研究了机身结构对机身强度和刚度的影响,为框架式液压机机身结构的优化设计奠定了基础.优化设计后,改善了液压机机身的动态特性,减小了机身质量.得到了满意的结果.     

虚拟焊接制造系统集成仿真方法

通过对焊接生产系统进行建模和仿真研究,基于虚拟制造技术提出虚拟焊接制造系统及其集成仿真模型的实现框架和建模方法;结合CAD(计算辅助设计)、CAE(计算机辅工程分析)、VR(虚拟现实)和离散事件仿真技术,对虚拟焊接制造系统的总体流程和系统的设计与布局、焊接专机及其它设备的选择和优化、焊接生产过程的静态与动态仿真、工艺参数优化和投资前的生产分析等主要环节进行了研究;通过具体实例详细论述和分析了构建虚拟制造系统的集成仿真方法,阐述了虚拟焊接制造系统仿真的关键问题,该方法为实际生产系统提供了有效分析工具,并用于指导生产实践。     

基于Unity3D立管横焊机器人虚拟现实技术研究

为提高深水立管横焊机器人在J型铺管复杂工况下的作业能力，提出一种基于虚拟现实技术的横焊机器人遥操作控制方案。以机器人三维建模、虚拟仿真、遥操作控制等技术为基础，综合运用UG和3DMAX建立横焊机器人三维模型。搭建基于Unity3D的软件开发平台，建立横焊机器人虚拟仿真模型及作业工作场景。采用图形用户界面系统设计横焊机器人遥操作人机交互界面。仿真结果表明：虚拟现实人机交互良好，能够精确捕捉立管横焊机器人的物理位姿和运行状态并进行动态调整，运动仿真和碰撞检测实时有效。     

CAD model based virtual assembly simulation,planning and training

This paper reviews the state-of-the-art methodologies for developing computer-aided design (CAD) model based systems for assembly simulation, planning and training. Methods for CAD model generation from digital data acquisition, motion capture, assembly modeling, human–computer interface, and data exchange between a CAD system and a VR/AR system are described. Also presented is an integrated methodology for designing, planning, evaluating and testing assembly systems. The paper further describes the implementation of these methods and provides application examples of CAD model based simulation for virtual assembly prototyping, planning and training. Finally, the technology gaps and future research and development needs are discussed.     

Virtual Reality Approaches for Immersive Design

The current application of virtual reality (VR) systems in the design process is limited mostly to design review. The reason for this limitation is the different data formats used for CAD and VR visualization. To use the benefits of VR during the design process, solutions for immersive design - the model manipulation inside the VE based on CAD data - are required. There are different approaches allowing VR systems to work as an active development platform. Three examples introduce the realization of the integration of CAD and VR software at different levels by the online coupling of complete applications or by integration of CAD core functionalities in VR systems.     

基于逆向工程的虚拟设计研究

基于逆向工程的再设计是现代设计的一种有效新方法，虚拟设计有必要采用反求技术来充实它的设计方法和专家库系统。文章首先对机电系统进行基于逆向工程的系统设计分析，找到系统反求虚拟设计的集成化模型结构，并建立了系统反求虚拟设计的各个模型。然后，对系统中零件的实体反求虚拟设计的体系结构、零件三维模型重构的关键技术进行了研究，从而完成基于逆向工程的虚拟设计。     

面向集成块设计的液压阀库建模方法的研究

针对传统标准件库建模方法的不足,提出了一种面向集成块设计的液压元件库建模方法.通过分析集成块设计过程中对液压元件的信息需求,建立了液压元件的信息模型及面向对象模型,并利用关系数据库建立了液压元件的参数库;根据液压集成块的设计过程,提出了液压元件的自动装配算法及关联安装特征建立方法.基于三维CAD软件SolidWorks及其二次开发工具,开发了液压元件库系统,通过实例验证了建模方法的可行性及有效性.     

虚拟环境下的生产线三维动态仿真及其建模

文章分析了虚拟环境下生产线仿真和建模的特点,对比面向对象与Agent的建模方法,提出用多Agent来描述生产线的主要特征及动态仿真系统,用触发事件的消息传递机制实现系统的行为控制函数,建立了生产线系统模型.采用WTK平台实现生产线仿真系统,并且例举了两个不同的工程应用例子来说明生产线系统模型的有效性和通用性,为企业生产线的布局与决策提供了有力的工具.     

An agile model for the eco-design of electric vehicle Li-ion batteries

Numerous design choices need to be made at several levels when designing high-tech products: technology, processes, architecture, components, materials… and these choices need to be made in relation to the product life cycle with the corresponding experts for each stage of the life cycle. At the same time, to ensure product sustainability, a specific focus on the future potential environmental impacts is highly recommended. In this research, an agile model is proposed to help designers make decisions while monitoring environmental performance indicators of high-tech solutions. The concept of Critical Product Life Cycle Parameters had to be introduced to facilitate the eco-design of the final product. The approach is illustrated by the Electric Vehicle Li-Ion Batteries case study.     

An integrated process–machine approach for designing productive and lightweight milling machines

This paper provides an integrated approach for designing large milling machines, taking both mass reduction of mobile structural components and the maximum material removal rate into account. This approach considers a representative milling operation and a productivity target as a starting point, and then deals with the design of the machine to achieve the targeted productivity with structural components of minimum mass. The procedure is based on modeling the interactions between process and machine by means of a stability model of the milling process in modal coordinates. The model allows the identification of the mechanical design parameters that limit the productivity as well as the threshold values that must be met to ensure the targeted productivity. Those values are reached in an iterative procedure that minimizes the mass of the critical structural components of the machine. This approach has been applied to the re-design of an actual milling machine, on which, once built and adjusted, the machining tests conducted have shown increases above 100% in productivity, consuming at the same time 13% less energy due to mass reduction above 20% in mobile structural components. In this way, an eco-efficient milling machine that performs highly productive machining processes has been designed and built.