论文-基于机构模板的虚拟样机运动仿真模型的快速构建方法

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1、基于机构模板的虚拟样机运动仿真模型的快速构建方法摘要：机械产品的运动学动力学仿真建模方法是虚拟样机技术的关键部分Z-O木文捉出了一个机械产品虚拟样机运动仿真模型的快速构建方法。利用模板表达产品机构的设计知识，描述了机构中与运动学相关的各种信息，从而实现快速构建机构的运动仿真模型。采用数值算法对模型进行分析求解，获得产品机构中各零部件的各种运动行为数据，并在虚拟环境中进行运动仿真展示其运动学行为。该方法在虚拟环境下机械产品性能评测中得到应用，并利用汽车的转向和悬架系统进行了验证。关键词：虚拟样机；机构模板；运

2、动仿真模型ARapidKinematicSimulationModelingMethodforMechanismswithTemplateTechnologyinVirtualPrototypingAbstract：Thekinematicanddynamicmodelingofmechanicalsystemisakerneltechnologyinvirtualprototyping.Thispaperpresentsanovelnlethodologyofkinematicsimulationmode

3、lingformechanisms・Integratedthetemplatetechniquewiththeoryofmechanisms,thismethoddealswithCADmodelofmechanicalproductandgeneratesthesimulationmodeloftheproduct.Byusingthedynamictheoryofmultibodysystem,theDAEsofthemodelisbuiltupandsolved・Theresultsrevealthe

4、performanceandbehavioroftheproductandthevirtualprototypingissimulatedinthevirtualenvironment.Integratedthistechniquewiththeobject-orientedmethod,asystemisbeingdevelopedtosolveandsimulatethekinematicbehaviorofmechanicalproducts・Asteeringandsuspensionmechani

5、smincarwassimulatedinthesystemtoshowthepoweroftheapproachproposed・Keywords：VirtualPrototyping；TemplateofMechanisms；KinematicSimulationModel1引言虚拟样机技术是虚拟现实(VR)与计算机辅助设计(CAD)技术相结合的一种新的产品开发技术，在工程领域己得到了广泛的应用和发展。从概念设计阶段到性能测试评估阶段的产品开发全生命周期中，都可以通过建立产品虚拟样机來辅助开发者进行产品

6、的设计、性能分析和行为仿真山。利用虚拟样机代替产品物理样机进行分析和仿真，不但可以节约开发成本、缩短开发周期，还可以让设计者对产品进行更快更全面的测试和评估，极大的方便了产品的设计修改开发，提高了产品的质量。虚拟样机技术的核心部分是多体系统运动学动力学建模理论及其实现。国外对虚拟样机建模和仿真技术研究起步较早，结合不同的多体系统动力学理论⑵产生了多种商用虚拟样机仿真分析软件。这些软件主要包括美国MSC公司的ADAMS、比利时LMS公司的DADS以及德国INTEC公司开发的SIMPACK等。冃前很多三维CAD

7、软件也集成了动力学仿真模块，如SolidEdge无缝集成了以ADAMS求解器为内核的DynamicDesigner/Motion软件等。国内已有多位专家学者对虚拟样机的建模技术进行了研究⑶。李伯虎山等介绍了复杂产品虚拟样机开发过程中的建模规范以及协同仿真平台中的高层建模技术，并介绍了如何使用模型驱动体系结构(MDA)来快速开发复杂产品虚拟样机的概念原型。贾荣珍⑷等人应用标准建模语言UML(unifiedModelingLanguage)设计飞行仿真模型库的用例图、活动图和类图，并用于导弹动力学虚拟样机的研究

8、。李思昆等⑸在分析了VP与CE的关系后，提出了一种基于域对象模型的多领域异构建模和仿真方法，并开发了一个面向机电一体化系统的分布式煨拟样机仿真环境。王政等人⑹对带有摩擦的单而非贯穿约束的动力学仿真建模方法进行了研究，并应用到四足机器人的虚拟样机动力学仿真屮。刘贤喜⑺分析了开发实用化机械系统虚拟样机仿真软件的技术要点，并开发了机械系统鹿拟样机仿真软件(MSVP)的实用版本。机构虚拟样机的运动仿真模型主要包含了机构中