虚拟样机技术在机械设计中的应用研究

企业为适应市场需求,提高产品的竞争力,必须快速更新设计,提出创新性设计产品,而虚拟样机技术是一种新型的产品开发设计方法,它的出现给机械设计一个全新的改变。本文首先介绍了虚拟样机技术的概念和优点,然后介绍了虚拟样机技术在机械设计中需要的相关软件,最后谈了虚拟样机技术在机械设计的应用。     

基于虚拟样机技术的万吨压机锻造操作机的运动学仿真分析

 万吨压机锻造操作机是重要的重载操作设备.锻造操作机钳头预期运动轨迹的精确实现,是实现锻造操作机基本功能的基础.基于虚拟样机技术,在ADAMS软件中建立了锻造操作机整机系统的虚拟样机,对操作机进行运动学仿真,得出钳头运动情况曲线,并将运动曲线与锻造操作机的设计参数进行比较,分析确定了操作机的运动性能良好,为设计操作机的详细结构提供了理论及数据依据.     

虚拟样机技术在特种斜盘发动机中的应用研究

利用ADAMS软件中的参数化分析工具，采用设计变量和局部模型重建的方法，实现了特种斜盘发动机斜盘倾角、后球心分布圆半径和导槽形式的参数化，建立了特种斜盘发动机参数化虚拟样机，并进而从设计研究、试验研究和初步优化分析等3个方面，对特种斜盘发动机进行了较为详细和全面的参数化分析．     

基于虚拟样机技术的曲轴多体动力学仿真

基于虚拟样机技术和柔性多体动力学理论,综合运用三维建模,有限元分析以及多体动力学仿真等技术,建立包括曲轴柔性体以及随曲轴一起转动的零件刚性体在内的整个曲轴系统的虚拟样机模型,通过进行曲轴系统在发动机真实工况下的柔性多体动力学仿真计算,得到了各构件之间相互作用力,继而得到曲轴在一个工作循环周期内的实时动力学响应,为曲轴的优化设计奠定了基础.     

基于虚拟样机的火炮系统建模与仿真分析

根据地火炮的主要部件的连接关系,在分析了火炮拓扑结构的基础上,讨论了火炮各体的自由度。介绍了机械系统动力学仿真分析系统ADAMS,首次将其应用引入到武器装备研究领域,简述了Kane方法建模的步骤。结合Fortran语言编程,在ADAMS环境下建立了火炮虚拟样机,虚拟样机仿真和Kane方法对比结果说明了虚拟样机建立的可信性。最后,研究了驻锄刚度对火炮振动性能的影响,并展望了虚拟样机的应用前景。     

基于虚拟样机技术的下肢假肢结构设计与仿真

下肢假肢动力学问题是智能仿生人工腿(intelligent bionic artificial limb prosthesis)研究领域中的重要内容．针对智能仿生人工腿,设计下肢假肢基本结构,运用Pro/E建立下肢假肢膝踝足关节模型,进行非线性动力学分析,并考虑了关节间的摩擦问题．最后,通过ADAMS虚拟样机技术,对人体行走步态进行仿真模拟控制,为下肢假肢、步行机器人研究提供了理论基础．     

基于虚拟样机技术的生产线改进设计

阐述了虚拟样机技术在工业炸药中包包装线改进设计中的应用。说明了使用该技术进行改进设计的9个步骤,重点阐述了基于ANSYS强度分析的结构改进设计,基于Auto CAD辅助分析的机构改进设计和从3维转二维的技术。研究表明:该设计方式适用于一般生产线的改进设计,因而具有普遍的指导意义。     

大中口径舰炮敏捷供弹系统虚拟样机仿真研究

提出了一套完整的大中口径舰炮敏捷供弹系统。应用三雏实体建模软件PRO／E完成了整个供弹系统各个子系统的模型设计及建立；进行了装配检查，排除了零部件之间的干涉，完善了零部件设计；再利用PRO／E和ADAMS相结合，建立供弹系统各部分的驱动系统，并与实体模型结舍，对此系统进行机构的运动学、动力学和驱动系统仿真，对设计的可行性和合理性进行深入研究．通过以上研究，建立了一个完整的大中口径舰炮敏捷供弹系统虚拟样机，为供弹系统的进一步深入研究以实际生产提供了坚实的基础，同时给军械设计提供了一条高效率、低成本的设计方法．     

基于虚拟样机技术的铁路货车轴端电机结构设计

介绍了虚拟样机技术和Pro/E软件,描述了铁路货车轴端电机的结构和功能特点及其虚拟样机模型的三维设计流程.讲述了模块化理念和并行设计方法在轴端电机总体设计中的应用,并详细描述了参数化设计方法在轴端电机详细设计中的应用,主要包括零部件尺寸参数化、装配约束参数化及Pro/E提供的“外部复制几何”和“使用参照”两种参数化工具.以永磁体厚度作参数化变量为例,介绍了多学科分析在轴端电机结构设计中的作用.通过铁路货车轴端电机结构设计的实践表明:先进的三维设计技术和卓越的多学科分析方法是基于虚拟样机技术的产品结构设计的重要工具和组成部分,能有效缩短设计周期、减少设计成本,并能保证产品满足使用者的需求.     

乳化液泵连杆的虚拟仿真研究

为了对乳化液泵的特性进行研究,以ADAMS为平台,结合Pro／E中建立的三维模型,建立了RB315／31．5型乳化液泵的虚拟样机。对连杆、柱塞运动特性进行了分析,基于虚拟样机技术的仿真研究,物理意义明晰,分析灵活方便,对于研究分析乳化液泵性能具有重要意义。     

基于虚拟样机的摩托赛车发动机动力学性能仿真技术

基于虚拟样机的机械动力学性能仿真技术是现代机械设计与制造的重要核心技术之一.介绍了利用PTC公司的Pro/E与Pro/MECHANICA软件,能够模拟机器实际工作状态时的运动和动力学特征的摩托赛车发动机虚拟样机的几何及物理建模的方法.介绍了应用有限元法,可使该虚拟样机输出模拟工作状态时所产生的动力学特性,如时变动反力,整机与其零部件的模态特性,振动大小等例子.该方法的优点是以动态的、直观的方法使设计人员了解整机与其零部件的动态特性,并及时发现问题与薄弱环节,改善设计,以确保整机良好的动态特性.还特别介绍了该方法在作者建立的摩托赛车发动机虚拟样机系统等方面的应用.该摩托赛车发动机虚拟样机系统可以进行发动机机构的运动、动力学仿真,可以获得活塞、曲轴上受到的时历动态变载荷.该虚拟样机系统不仅可以对活塞、曲轴与连杆等零件进行考虑到气缸爆炸力、热、惯性力藕合作用时的精确应力应变仿真、还可以对曲轴进行考虑到气缸爆炸力、惯性力作用下的时历响应与频域响应振动仿真.本仿真系统阐明了发动机曲轴振动产生的机理,并提出了降低振动的曲轴设计新方法.应用了该法后,使某新型曲轴的轴径减小了5 mm,并成功通过试车阶段.     

基于ADAMS模切机新型间歇机构的性能分析

主要利用Pro/E和ADAMS软件平台,建立了模切机的间歇机构和其工作系统的三维数字化样机,并对间歇机构进行了系统的运动学和动力学仿真分析。实现了间歇机构按预定运动规律工作时,计算机对机构输出轴的运动规律及凸轮与扇形齿轮滚子随时间变化过程中的接触力的仿真模拟;验证了此种间歇机构替代传统间歇机构的可行性。     

基于Pro/E的包机槽轮机构建模及运动仿真

以包装机械中常用的外槽轮设计为例,利用PRO/E建立了槽轮机构参数化设计的数学模型,利用Pro/E的Mechanism成功实现了槽轮机构的运动仿真.提高了槽轮机构的设计效率,为槽轮机构的数字化设计、加工提供了理论依据.     

Development of a Special Machine Rotating Cutter Based on Virtual Prototyping

We first describe the fundamental concept of virtual prototyping(VP)technology and discuss the differences among VP,computer aided design,computer aided engineering and computer aided manufacture.Then we present the application flow of virtual prototyping technology to the development of mechanical products.Based on ADAMS/VIEW,a new kind of special machine rotating cutter has been developed.The simulation results show that the rotating cutter meets the design requirements.Is is concluded that virtual prototyping technology is quite valuable in designing and manufacturing mechanical product.     

基于虚拟样机技术月球机器人运动仿真

采用“虚拟样机”技术,建立一个集三维实体设计,动力学建模,控制,可视化仿真于一体的虚拟月面计算机仿真环境,对月球机器人的静力学,运动学以及动力学进行仿真研究,为月球机器人结构参数,动力学参数及控制算法的优化提供了设计参数和验证场所。     

基于 ADAMS 的含间隙酒瓶装箱机构优化设计

利用ADAMS分析软件,对酒瓶装箱机构的建模仿真、优化进行了分析和探讨。在此基础上,基于间隙矢量模型,建立了考虑铰接处两构件由于制造和装配误差引起的间隙运动副模型,描述了间隙运动副两构件间的相对运动关系和基于非线性碰撞接触模式的动力学约束关系,分析了运动副间隙对系统运动学及动力学特性的影响。结果表明利用ADAMS进行仿真,是研究含间隙运动副机构的一种有效方法,可为多体机构设计及动力学行为描述提供精确预测,对其他含间隙运动副机构的动力学研究具有普遍意义。     

全瓦楞纸板缓冲包装衬垫的仿真试验

在分析海尔LC-1910D型平板电视产品特征的基础上,设计出一种绿色环保的全瓦楞包装方案.运用Pro/E软件对衬垫的典型结构进行静态和屈曲仿真实验分析,研究其破坏形式与承载性能.     

基于Pro/E仿真的PET吹瓶机导轨机构的研究

根据全自动PET旋转式吹瓶机的特点,讨论了其重要部件——开合模导轨机构的设计.先用矢量分析法进行设计,得出其理想轮廓曲线方程,最后通过Pro/E实现吹瓶机开合模凸轮理论轮廓线.     

基于Pro/E在包装机械夹抱装置改进中的应用

通过介绍包装机械中夹抱装置的改进全过程,介绍Pro/E软件在机械制造和改进过程中的应用.充分证明Pro/E软件的全参数化、基于特征建模等特点.充分展示Pro/E软件在机械制造和改进中的高效性[1].