虚拟样机技术在机械工业中的发展与应用

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1、虚拟样机技术在机械工业中的发展与应用

2、第1内容显示中机械工程中的虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技术，是国际上20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来一项计算机辅助工程技术。工程师在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替传统的物理样机。运用虚拟样机技术，可以大大简化机械产品的设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，明显提高产品的质量和产品的系统级性能获得最优化和创新的设计产品。因此，该技术一出现，立即受到了工业发达国家有关机构和大学、公司的极大章视，许多著名制造厂商纷纷将虚拟样

3、机技术引入各自的产品开发中，并取得了很好的经济效益。一、虚拟样机虚拟样机技术VP(VirtualPrototyping)又称系统动态仿真技术，是20世纪的年代随着计算机技术的发展而迅速起来的计算机辅助工程CAE(puterAidedEngineering)技术。它以机械系统运动学、动力学和控制学理论为核心，借助于成熟的三维计算图形技术、图形的用户界面技术、信息技术、集成技术等，将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起。虚拟样机技术源于对多体系系统动力学的研究。工程中的对象是由大量零部件构成的系统，对它们进行设计优化与性态分析时可以分为两大类。一类称为结构，它们的特

4、征是在正常的工况下构件间没有相对运动。另一类称为机构，其特征是系统在运行过程中这些部件间存在的相对运动。其中主要应用的软件有ADAMS等。本文就是以ADAMS软件为平台对系统进行仿真。二、ADAMS软件ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystem)软件是美国MD工(MechanicalDynamicsInc)公司开发的机械系统动力学仿真分析软件，它使用交互图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日万程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静

5、力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件包括核心模块ADAMS/Vie,Design、UGMechanisms,MECHANISM/Pro等。利用这些软件建模并传到Solver中仿真，再将仿真结果传回这些GUI中。(3)ADAMS/Flex:附加的ADAMS模块使用户能在模块中加入柔性件，从而得到更真实的仿真效果。(4)ADAMS/Car:用于创建、分析汽车模型的模块。(5)ADAMS/Rail:用干创建、分析铁路模型的模块。(6)ADAMS/Animation:MDI'S的动画包，可以运行仿真的动画结果。(7)ADAMSNe

6、bicle:建造、分析、显示ADAMS/Solver模型的结果，是不属于标准ADAMS/Solver系列的独立产品。(8)ADAMS/Controls:附加的ADAMS模块，使用户能在模型中加入复杂的控制系统。(9)ADAMS/Android:ADAMS/Android预处理程序用于创建人体模型。运用ADAMS进行虚拟样机分析的步骤如图1所示。在仿真的过程中，其三维几何模型的建立、产品预装配等通常在CAD软件(如UG,Pro/ENGINEER等)中完成，然后通过格式转换，导入ADAMS环境。环境定义数据是指在产品工作过程中，施加在产品上的外界激励的总称。对产品进行

7、受力分析和运动分析，使产品受到与真实丁作中相同的各种力和外界作用。在产品仿真的同时，可以对产品感兴趣的零件运动参数设置测量，绘制仿真结果益线。通过对曲线数据和试验数据的对比分析，可以验证模型的正确性。同时，确定是否需要修正模型。在仿真模型验证正确的基础上，可以对产品设置可控参数，根据需求，有目的的对模型进行优化分析。