厢式车虚拟方案设计系统的分析与开发

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1、第一章绪论随着激烈的市场竞争，产品更新换代的速度加快，信息技术正在推动制造业的变革，随着科技的不断进步和生产力水平不断提高，对产品的设计制造也提出了更高的要求。现代产品设计是面向市场、面向用户的设计，企业制造出来的产品要面对激烈的市场竞争。企业对市场的响应速度的快慢、产品开发一次成功率的高低，不仅决定着企业产品在市场上所占份额的大小，更决定着一个企业的命运。产品设计是制造业的灵魂。因为产品的结构、性能、质量(全面满足用户的要求)、成本(售前售后的全部成本)、交货时间(含新产品开发周期)以及可制造性、可维护性及人机

2、环境关系等，原则上都是在产品的设计阶段确定的，而一代代的产品在激烈的市场竞争中能否为用户所选中和接受，是制造业能否生存和发展的关键。传统的产品设计要经过产品规划、方案设计、结构设计、样机试制等很多的环节，这很大程度上增加了产品的成本和生产周期，因此这种方法严重制约了企业的发展。虚拟设计是随着计算机技术的发展而产生的一种新兴设计方法。虚拟设计(VirtualDesign)是以“虚拟现实”(VirtualReality，VR)技术为基础，以机械产品为对象在虚拟环境中设计的手段。借助这样的设计手段设计人员可以在虚拟环境

3、中通过多种传感器与多维的信息环境进行自然的交互，对在计算机内建立的模型进行修改。实现从定性和定量综合集成环境中得到感性和理性的认识，从而帮助深化概念和萌发新意。1．1虚拟设计技术1．1．1虚拟设计的概念随着计算机辅助设计方法的不断发展和人们对客观世界认识的不断深入，设计人员能够用较为准确的数学模型描述我们所研究的对象，并且通过严谨的数学方法分析所研究对象的特性和规律。例如：设计者可以借助AUTOCAD三维软件对产品进行三维造型，然后转化到有限元软件中分析它的强度和振动特性，看看它是否满足强度和刚度特性。之后还可以

4、通过CAPP／CAM从工艺和机械制造方面探讨如何提高产品的制造水平和确定正确的工艺步骤。此外还可以根据给定的数据参第一章绪论数(功率、效率、载荷、速度、温度等)应用ADAMS等仿真软件对产品进行虚拟的装配并进行运动学分析。通过这一系列的分析、研究就可以比较全面掌握产品多方面的特性，并针对设计过程中暴露出来的问题及时修改设计方案，最终完成产品的方案设计。如果上述的工作都有人工来完成，那工作量将是难以想象的，而且很难保证设计的正确性。当今的产品设计需要考虑多方面的需求，传统的设计方法已经很难适应现代化的设计要求了，随

5、着计算机辅助设计方法的不断改善，虚拟设计作为一种能够兼顾上述各方面要求的设计方法正在新兴起来。那么什么是虚拟设计技术呢?虚拟设计【l】是以设计角度为核心的计算机辅助设计集成技术。它以系统论为基础融合了计算机仿真、计算机辅助设计、计算机辅助分析、计算机辅助制造、虚拟现实、数据库和计算机网络等计算机技术以实现用较准确的数学模型反映客观物理对象的特性和规律，并用计算机来实现设计的完整过程。图1—1反映了虚拟设计的全过程【l】：2第一章绪论1．1．2虚拟设计的特点图1．1虚拟设计流程图1)虚拟设计的一般规律【11：(1)

6、研究方法的整体化。把研究对象作为一个系统整体，同时，把研究过程也作为一个整体。设计人员把系统作为若干子系统有机结合成的整体来设计，对每个子系统的技术要求都首先从实现整个系统技术协调的观点来考虑，同时，把系统作为它所从属的更大系统的组成部分来进行研究，对它的所有技术要求都尽可能从实现这个更大系统技术协调的观点来考虑。(2)技术应用的综合化。系统设计致力于综合运用各种学科和技术领域3第一章绪论内所获得的成就，这种研究能使各种技术相互配合而达到整体系统的最优化。(3)管理科学化。一个复杂的系统工程往往具有两个并行的过程

7、，一个是工程技术过程，一个是对工程技术的控制过程。后一过程包括规划、组织、控制工程进度、对各种方案进行分析、比较和决策，评价选定方案的技术经济效果等，统称为管理。管理工作对促进科学技术的发展，提高效率和合理利用资源等有着十分重要的意义。只有科学的管理，才能充分发挥技术的效能。2)虚拟设计在设计的全过程要有完整的数学模型。一方面，它是物理模型的抽象表示，反映了人们认识客观世界和改造客观世界的水平；另一方面，它是虚拟设计的分析基础，模型是否准确，对分析设计结果有决定性影响；3)虚拟设计能充分发挥计算机的计算分析能力，

8、对大系统的设计能进行综合考虑，应用大系统理论和运筹学方法，能在它的整体设计变量空间中求解最优目标；4)虚拟设计能发挥计算机处理信息的强大能力和协调能力，对大系统设计过程中所涉及到的大量信息，如分析模型、几何模型、工艺模型等，能根据需要以文字、图表、图形、虚拟现实等多种手段显示出来，并能根据需要修改有关的信息；5)虚拟设计能在设计的全过程提供有效的计算机支持，并且在选择设计