机械产品快速设计理论与方法研究现状

在日趋激烈的市场竞争环境下,如何充分利用现有资源实现产品的快速设计是复杂机械产品研究的重点。详细论述了模块化设计、参数化设计、产品族设计和可重构设计等快速设计理论方法,以及并行工程和虚拟样机使能技术的研究和应用现状。针对复杂机械产品设计特点,分析了快速设计理论的不足及其发展方向。     

复杂机械产品虚拟样机多学科设计优化研究

为了以尽可能高的效率求得复杂机械产品虚拟样机尽可能优的设计方案,提出了一种将多学科设计优化方法与计算机仿真分析相结合的虚拟样机优化设计模式。通过将多学科设计优化方法应用于虚拟样机的并行设计过程,构建了虚拟样机的多学科设计优化集成平台,由多学科优化来驱动设计分析进程,形成虚拟样机集成的闭环自动迭代优化设计过程。针对汽车设计,给出了虚拟样机多学科设计优化的集成分析流程,同时利用虚拟样机的动态特性显示,直观地表现出复杂产品多学科设计优化过程中设计方案的变化。     

复杂产品虚拟样机本体元数据建模方法与应用

为了构建复杂产品虚拟样机统一模型,更好实现信息交换、共享、互操作及模型重用,结合元建模理论和本体,提出一种基于本体元数据模型的虚拟样机信息建模方法。根据产品本体元数据概念模型,并结合虚拟样机过程、产品、资源、知识在本体元数据模型中语义关联关系,构建虚拟样机本体元模型。最后以虚拟样机元数据模型EXPRESS描述,说明了该方法具体应用过程。     

虚拟样机技术在制造业中的应用及研究现状

虚拟样机技术以计算机技术为依托,综合多学科技术为产品全生命周期的设计和评估提供技术支持.设计者可在虚拟环境中实现产品设计和产品特性分析,使之能够快速响应市场要求,这打破了传统的设计方式,缩短了设计时间节约了设计资本,尤其在复杂产品的设计中优势更加明显.目前虚拟样机技术在国内外已被广泛采用,具有广泛的应用前景.本文介绍了虚拟样机的技术框架,通过虚拟样机技术在制造业中的应用实例简述了虚拟样机技术在制造业的发挥的作用,详细分析了虚拟样机技术的优势和不足,阐述了虚拟样机技术目前的研究情况.     

基于虚拟样机技术的推车式均匀雾喷雾机设计

利用虚拟样机技术对推车式均匀雾喷雾机进行建模、典型零件和机构优化设计、对喷雾装置运动进行模拟分析。结果表明。采用虚拟样机技术对产品进行仿真分析和结构优化设计，能在较短时间内快速建立产品样机的分析模型，并可实时仿真其运动过程，该技术的应用将大大提高我国农业机械设计水平。     

复杂产品虚拟样机元建模

为了有效地支持复杂产品虚拟样机的信息交换、共享、模型重用,以提高产品质量和效率,基于元建模理论,建立了复杂产品虚拟样机,设计了元模型。分析设计了元模型与学科元模型的映射关系,并实现了二者的转换,实例化得到虚拟样机运动仿真模型和优化模型。以某车辆自动变速器统一建模为例,说明了元建模在复杂产品建模中的应用,验证了统一集成建模的正确性、有效性与实用性。     

基于知识的产品虚拟设计方法及其实现

在对目前虚拟设计系统结构分析的基础上,针对基于知识的机械产品的虚拟设计,结合知识工程的原理和虚拟设计技术,对虚拟设计过程中基于知识产品几何模型的表达,以及基于VRML虚拟环境的建立以及基于知识的产品虚拟设计系统构建进行了研究。以某直线运动机构设计实例,探讨了基于知识的产品虚拟设计的基本方法及其实现。     

复杂产品数字样机的构件化分析方法研究

为提高复杂产品的分析模型和知识的重用,提出了复杂产品数字样机构件化分析方法.该方法以分析元作为分析知识、模型和信息等相关内容的基本组织方式,以分析树作为分析元层次结构及相互关系的组织方式.在分析复杂产品层次化结构的基础上,研究并构建复杂产品层次化信息模型和构件化分析信息模型,作为复杂产品分析信息的组织和处理的基本机制.研究并形成产品构件化分析的实现技术,包括构件化分析过程、信息模型构建、关键参数识别、性能目标约束方法等.最后以水轮发电机为例,进行构件化分析的实现.     

复杂机械产品模糊可重构设计方法及系统

针对可重构设计方法的局限性,将模糊集理论引入可重构设计,提出复杂机械产品模糊可重构设计方法.复杂机械产品具有性能驱动、结构复杂和性能参数的模糊性以及对设计经验知识的依赖性等特点,系统论述了模糊重构设计原理与方法,构建了基于本体的模糊重构设计模型,结合分层设计思想,阐述了模糊可重构设计系统组成及其流程.最后以高速列车转向架构架设计为例,详细说明模糊可重构设计系统的构建方法.     

基于虚拟样机多体振动系统的可视化设计研究

基于动力学虚拟样机技术,结合多体动力学分析理论,研究了多体振动系统的可视化设计方法.以ADAMS为平台,结合Pro/E中的三维可视化模型,建立了多体振动系统虚拟样机,以及利用软件ANSYS和虚拟样机相结合建立了柔性体.在虚拟样机环境下,运用装配过程可视化、动力学可视化、工作过程及运动学可视化方法对系统进行设计研究,证明了该方法的有效性.实践表明,利用虚拟样机对多体系统进行可视化设计可全面提高产品的设计质量,获得振动系统的重要性能参数.     

基于FDM的产品原型制作及后处理技术

以基于FDM的快速原型制作技术为例,对产品原型制作及后处理关键技术进行了分析.介绍如何运用FDM快速成型技术和产品原型后处理技术,快速制作出符合要求的产品样件,为产品原型制作和后处理提供了参考方案.该技术的应用,可以大大缩短新产品研制周期,及时发现产品设计的错误,避免更改后续工序所造成的大量损失,显著提高了新产品投产的一次成功率,降低了新产品研发成本.     

虚拟样机技术在液压支架设计制造中的应用

虚拟样机技术又称为系统动态仿真技术,他是以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心,借助于成熟的三维计算图形技术、基于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,使产品的设计者、使用者和制造者在产品研制的早期,在虚拟环境中直观形象地对虚拟产品原形进行设计优化、性能测试、使用仿真等。用数字化形式代替传统的实物样机试验,在系统水平上真正地预测机械结构的工作性能,实现系统的最优化设计。     

基于虚拟样机技术的电动切卡机创新设计及仿真优化

为了实现电动切卡机产品的优化设计,首先运用机电产品创新设计的方法,对该产品进行了功能原理求解,获得了功能方案,然后利用Pro/E和ADAMS软件对该方案进行了三维建模,最后应用虚拟样机技术进行了运动学和动力学仿真分析,并对该设计方案进行了参数优化,获得了最优结果,实现了设计目标。研究结果表明:运用创新设计方法和虚拟样机技术相结合的方案进行产品的优化设计是非常有效的。     

基于逆向工程的产品快速制造的研究

以吸尘器为例,详细阐述了逆向工程技术和快速成型技术在产品设计中的应用和实现。采用三坐标测量机测得吸尘器表面若干空间点数据,利用U G N X 6.0对其点云数据进行处理并完成三维C A D模型的重建,最后基于3D P技术实现对吸尘器原型的快速成型制造,从而为后续对新产品进行快速评价、结构优化验证和性能测试等方面打下坚实的基础。结果表明,逆向工程与快速成型技术相结合,为新产品尤其是复杂型面产品的设计与制造提供了更为广阔的平台,并且缩短产品开发周期、降低试制成本、避免产品研发失败的风险,可以极大地提高企业的竞争力和经济效益。     

基于虚拟样机技术和灵敏度分析的地面火炮射击稳定性优化研究

传统的火炮设计和分析均基于“平面、对称和静平衡”三个基本假设，实际上是一种静态的分析方法，尽管在工程实践中引入了多种经验符合系数，但是火炮分析结果和试验的一致程度不能令人满意。这是因为火炮的射击过程是一个动力学过程，需要采用动力学分析方法。虚拟样机技术的出现为火炮射击稳定性研究提供了新的方法，文中在建立火炮动力学模型的基础上，通过选取火炮结构参数对火炮射击稳定性进行研究，利用虚拟样机分析高低机刚度和阻尼、大架刚度和阻尼、土壤介质刚度和阻尼、后坐质量偏心和耳轴位置偏心对火炮射击稳定性的影响。通过引入改进的相对灵敏度分析公式，解决具有不同量纲的影响因素的比较问题，进而确定影响火炮射击稳定性的重要结构参数。针对目前优化技术存在的局限性，以火炮射击稳定性为目标，采用优化子空间的逐层优化方法对火炮射击稳定性进行研究，找到一组使火炮稳定性最优的结构参数，证明虚拟样机技术对火炮系统动态特性仿真的可行性和优越性。最后，展望了虚拟样机技术在武器装备领域应用的前景。     

基于虚拟样机技术的无级变速器设计与研究

无级变速器(CVT)能够在一定范围内连续实现速度改变,适用范围宽,应用前景广。利用虚拟样机技术实现无级变速器的设计与研发,具有研发周期短,成本低,并且能够实现产品全生命周期管理。通过在多体系统优化仿真软件RecurDyn中建立CVT虚拟样机模型进行运动学和动力学分析和仿真,全面了解CVT各方面性能,并将仿真结果与理论计算结果对比,从而证明虚拟样机技术的可行性和先进性,并具有很大的推广价值。     

基于ADAMS的虚拟样机技术实践

阐述了虚拟样机技术的概念,运用虚拟样机技术,可简化机械产品的设计开发过程,获得最优化和创新的设计产品。基于ADAMS软件,建立了一级减速器的虚拟样机模型,对其齿轮啮合进行了仿真分析,通过实例阐述了应用虚拟样机技术进行机构设计的过程。     

网格环境下复杂产品概念设计技术研究

在研究分布式协同产品概念设计系统的基础上,将网格技术、代理和可扩展标记语言技术相融合,以解决分布式环境下多领域设计的协作、模型数据的集成和共享等问题,提高了产品概念设计系统的鲁棒性和问题求解的有效性。从复杂产品概念设计的过程,分析了系统的需求,建立了基于网格服务的复杂产品概念设计系统,阐明了系统的组织结构、通信方式、工作原理和工作流程,给出了产品概念设计支撑平台中涉及的机械、电子、控制和软件等领域的智能代理的统一描述,构建了一个支持分布、异构的多领域协同工作的产品概念设计支撑平台,展望了概念设计技术在仿真系统中的进一步应用。     

基于虚拟样机技术的双横臂前悬架系统仿真分析

应用ADAMS/CAR建立了双横臂前悬架虚拟模型,进行了运动学仿真分析,研究了主销和前轮定位角随车轮上下跳动时的变化规律,分析了悬架定位参数对操纵稳定性的影响。该研究为虚拟样机技术在新产品开发中的应用提供了有效方法。     

A distributed image-based virtual prototyping system with novel rendering tactics

Taking automobile design as a study case, this paper presents the approaches to implement a distributed image-based virtual prototyping (VP) system employing distributed virtual reality (DVR) technology combined with image-based rendering (IBR) technology. Firstly, the methods to implement an image-based closed spherical space are presented, which can be used to construct a photo-quality virtual prototype; secondly, the novel vision sensitivity-based rendering tactic and the relevant image cubic-spline interpolation methods, which visibly improve the efficiency of rendering, is represented. Finally, a distributed image-based virtual prototyping system is implemented, by which a product designer can easily and rapidly construct a photo-quality virtual prototype and distribute it on the Internet, whereby buyers can visually understand whether or not the product can meet their individual requirements. This system enables buyers and designers to visually evaluate and discuss the design remotely, which has consequently improved the design efficiency greatly and lowered the cost substantially.