引論：我們?yōu)槟砹?3篇虛擬樣機(jī)技術(shù)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
Key words： virtual prototyping technology；paper statistics；quantitative analysis
中圖分類(lèi)號(hào)：C53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）09-0312-02
0 引言
虛擬樣機(jī)技術(shù)是上世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)。設(shè)計(jì)人員在計(jì)算機(jī)上建立能夠反映產(chǎn)品特性的樣機(jī)模型，用樣機(jī)模型代替物理樣機(jī)在各種工況下進(jìn)行仿真試驗(yàn)和分析，測(cè)試和評(píng)估產(chǎn)品的整體性能，進(jìn)而不斷改進(jìn)和優(yōu)化樣機(jī)模型的設(shè)計(jì)，直至獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案后，再制造物理樣機(jī)[1]。虛擬樣機(jī)技術(shù)改變了傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計(jì)思想，極大地降低了產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計(jì)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和開(kāi)發(fā)成本，縮短了研發(fā)周期，提高了產(chǎn)品性能，加速了新技術(shù)向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的開(kāi)發(fā)、研制與使用過(guò)程。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，虛擬樣機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)獲得重大進(jìn)展，被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)不同領(lǐng)域。世界眾多著名的制造公司在生產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中都廣泛采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)、裝機(jī)、測(cè)試都在計(jì)算機(jī)中模擬完成，保證了產(chǎn)品一次試制成功[2]。虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使企業(yè)能夠以最低的成本快速推出產(chǎn)品，迅速搶占國(guó)際市場(chǎng)，提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
本文依托“維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)”這一平臺(tái)，通過(guò)對(duì)2003～2012年10年期間與虛擬樣機(jī)技術(shù)相關(guān)的期刊論文的檢索，采用論文計(jì)量學(xué)方法，對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究論文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，概括和總結(jié)我國(guó)虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究狀況，以期為虛擬樣機(jī)技術(shù)今后在我國(guó)更廣泛地推廣應(yīng)用提供參考。
1 數(shù)據(jù)來(lái)源及分析方法
本文以維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的期刊論文為統(tǒng)計(jì)分析源，以2003～2012年為時(shí)間條件，以“全部期刊”為期刊范圍，以“虛擬樣機(jī)”為題名或關(guān)鍵詞進(jìn)行全部專(zhuān)業(yè)論文的檢索，經(jīng)過(guò)整理匯總，刪除重復(fù)論文后共計(jì)2508篇。通過(guò)EXCEL將整理后的論文數(shù)據(jù)套錄成數(shù)據(jù)庫(kù)，采用論文計(jì)量學(xué)方法對(duì)論文的發(fā)表年份、涉及領(lǐng)域、研究機(jī)構(gòu)以及第一作者等四個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，概括和總結(jié)近10年來(lái)我國(guó)虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究狀況[3]。
2 統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果
2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究論文年份統(tǒng)計(jì)分析 從圖1和表1可以看出我國(guó)虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究論文數(shù)量的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2003年至2009年期間，論文數(shù)量逐年增加，2004年和2005年，論文數(shù)量增加的幅度最大，之后增加幅度在逐年減小，2009年論文數(shù)量達(dá)到頂峰。這表明，2003年至2009年，我國(guó)虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究發(fā)展得比較快，并取得了大量的研究成果。但是，從2010年開(kāi)始，論文數(shù)量較大幅度減少，特別是2012年，論文數(shù)量減少到152篇。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有可能是近三年對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用研究力度減小，也有可能是相關(guān)研究論文的產(chǎn)出以及中國(guó)學(xué)術(shù)期刊庫(kù)的收錄有一定時(shí)滯性[4]。
2.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究涉及領(lǐng)域統(tǒng)計(jì)分析 筆者對(duì)研究主題涉及到我國(guó)航空航天、國(guó)防軍工、汽車(chē)與發(fā)動(dòng)機(jī)、工程機(jī)械、礦產(chǎn)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)器人與機(jī)械手、教育等領(lǐng)域的論文數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示，我國(guó)虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究涉及各個(gè)領(lǐng)域，部分論文同時(shí)涉及多個(gè)領(lǐng)域，論文涉及領(lǐng)域分布情況見(jiàn)圖2。論文產(chǎn)出居前三位的領(lǐng)域是汽車(chē)、工程機(jī)械、機(jī)器人，這表明，隨著汽車(chē)、工程機(jī)械、機(jī)器人領(lǐng)域近十年來(lái)的迅猛發(fā)展，虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究在這些領(lǐng)域中也取得了不斐的成果。
2.3 虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)分析 在2508篇論文中，沒(méi)有署名作者單位的共有23篇。筆者將論文作者的工作單位分為本科院校、科研院所、企業(yè)和大專(zhuān)院校四類(lèi)研究機(jī)構(gòu)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。發(fā)文數(shù)量最多的機(jī)構(gòu)是本科院校，為2145篇，科研院所、企業(yè)和大專(zhuān)院校發(fā)文數(shù)量分別為419篇、368篇、117篇，其中科研院所、企業(yè)、大專(zhuān)院校與本科院校作者合著的論文數(shù)量分別為280篇、244篇、46篇，本科院校的發(fā)文數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他機(jī)構(gòu)。這充分顯示，本科院校是虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究的主要機(jī)構(gòu)。
2.4 虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究論文作者統(tǒng)計(jì)分析 根據(jù)論文第一作者發(fā)文數(shù)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，無(wú)作者數(shù)據(jù)的論文10篇，大部分作者1至2篇，發(fā)文數(shù)量排列前10位的作者見(jiàn)表3，其中，七位是本科院校的教授或講師，二位是博士研究生，只有一位是科研院所的高級(jí)工程師，由此可見(jiàn)，本科院校的教授和教師是虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究的中堅(jiān)力量。
3 結(jié)論與建議
從“中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)”檢索及分析結(jié)果可以看出，2003～2012年10年期間，我國(guó)虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究發(fā)展迅速，至2009年達(dá)到頂峰，近年又逐漸回落；應(yīng)用研究涉及領(lǐng)域極為廣泛，研究成果比較多的是汽車(chē)、工程機(jī)械、機(jī)器人領(lǐng)域；應(yīng)用研究的主要機(jī)構(gòu)是本科院校，應(yīng)用研究的主要群體是本科院校的學(xué)者和教師。本文的檢索分析結(jié)果不一定能夠全面反映我國(guó)虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究狀況，但從一個(gè)側(cè)面反映了我國(guó)虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究機(jī)構(gòu)和群體比較單一。
虛擬樣機(jī)技術(shù)問(wèn)世之后，得到許多發(fā)達(dá)國(guó)家制造商的高度重視，立即將這一先進(jìn)制造技術(shù)引入企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)是一個(gè)制造大國(guó)，虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究，不應(yīng)僅在本科院校，不應(yīng)僅有本科院校的學(xué)者和教師，更應(yīng)廣泛推廣到企業(yè)和科研院所，讓廣大企業(yè)和科研院所的技術(shù)人員參與研究和應(yīng)用。
面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)企業(yè)應(yīng)積極主動(dòng)充分利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，減小產(chǎn)品的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，降低產(chǎn)品研發(fā)的成本，提高產(chǎn)品的性能，從而增強(qiáng)企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，提高我國(guó)企業(yè)在世界制造業(yè)中的地位和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究專(zhuān)家也應(yīng)加強(qiáng)向企業(yè)推廣虛擬樣機(jī)技術(shù)，推動(dòng)這一先進(jìn)制造技術(shù)在我國(guó)企業(yè)和科研院所的普及和應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
[1]郭衛(wèi)東.虛擬樣機(jī)技術(shù)與ADAMS應(yīng)用實(shí)例教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.
篇2
為了使自身在市場(chǎng)上立于不敗之地，很多企業(yè)都對(duì)產(chǎn)品的模式進(jìn)行了更新，其目的是提高產(chǎn)品的效率及收益。隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高，競(jìng)爭(zhēng)也愈發(fā)激烈，除了要減少成本以外，還要提高產(chǎn)品的質(zhì)量和使用價(jià)值。
1 什么是虛擬樣機(jī)
所謂的虛擬樣機(jī)，指的是產(chǎn)品的多領(lǐng)域數(shù)字化模型的集合體，它包含了真實(shí)產(chǎn)品的所有特點(diǎn)。運(yùn)用這種技術(shù)，可以對(duì)機(jī)器的零件進(jìn)行模擬制造，從而在設(shè)計(jì)階段提高產(chǎn)品的使用性能和質(zhì)量。
用這種技術(shù)來(lái)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)零件、結(jié)構(gòu)、裝配等部分進(jìn)行分析，使機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更加具有直觀性和可視性。
2 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)與建模方法
2.1 利用CAD軟件建模仿真
在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要運(yùn)用一系列的軟件來(lái)對(duì)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行分析，并且對(duì)機(jī)械零件開(kāi)始進(jìn)行一個(gè)一個(gè)的建模。這樣就可以得到一個(gè)三維的圖片，然后再對(duì)零件模型的表面、材質(zhì)、質(zhì)量、性能等進(jìn)行虛擬的設(shè)計(jì)，從而進(jìn)行仿真分析。
建模完成以后，再利用三維軟件，將需要調(diào)入的零件模型進(jìn)行裝配，裝配的時(shí)候要充分的利用平衡、垂直、重合等。裝配還必須按照順序來(lái)進(jìn)行，比如先裝配部件，然后再將部件模擬裝配成樣機(jī)。此外，可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)集成模塊來(lái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這些模塊有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如能夠矯正機(jī)械的運(yùn)行，能夠注意到機(jī)械的位置、運(yùn)行速度、性能是否正常。另外，這些模塊還能夠通過(guò)對(duì)尺寸的計(jì)算，優(yōu)化整個(gè)機(jī)械的性能。
2.2 對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分析和仿真
在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，除了必須要考慮設(shè)計(jì)中的運(yùn)動(dòng)以外，還要考慮所設(shè)計(jì)的零件是否有一定的承載能力，或者強(qiáng)度和性能是否符合要求。進(jìn)行了建模以后，因?yàn)檐浖幸粋€(gè)比較好的接口，因此可以采用這種軟件對(duì)機(jī)械的各個(gè)部分進(jìn)行強(qiáng)度分析，分析的時(shí)候還要計(jì)算有限元，這樣才能夠使設(shè)計(jì)更加的合理。另外還要分析設(shè)計(jì)要求是否符合機(jī)械的使用要求，如果得出的數(shù)據(jù)證明虛擬樣機(jī)的一部分不符合機(jī)械使用要求，那么，就只能重新進(jìn)行修改。同時(shí)，這也是一個(gè)系統(tǒng)而繁雜的過(guò)程。
2.3 對(duì)行星架進(jìn)行分析
行星架是機(jī)械的承載構(gòu)建，如果機(jī)械的行星架設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)影響到整個(gè)機(jī)械的使用。同時(shí)，行星架也是非常復(fù)雜的一部分，很容易出現(xiàn)軸的強(qiáng)度過(guò)低，而計(jì)算應(yīng)力又會(huì)顯得比較復(fù)雜。首先要在軟件中創(chuàng)建幾何模型，其次要導(dǎo)入其中，導(dǎo)入之后可以添加材料信息了，然后要根據(jù)裝配體的情況，來(lái)設(shè)置接觸選項(xiàng)，最后再根據(jù)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)網(wǎng)格，施加載荷，并且求出結(jié)果。
3 虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
我國(guó)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了很多個(gè)歷程，最先開(kāi)始是二維技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)來(lái)生成零件，或者是整機(jī)的二維圖形，然后是三維技術(shù)，最后才是現(xiàn)在的虛擬樣機(jī)技術(shù)。筆者總結(jié)了虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，具體為以下幾點(diǎn)。
3.1 采用ADAMS軟件對(duì)運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行分析
這種方法比較準(zhǔn)確可靠，而且還可以使數(shù)據(jù)無(wú)縫連接，但是建模功能卻不好。我國(guó)很早就采用ADAMS軟件應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械當(dāng)中，最普遍的是用收割機(jī)、深耕機(jī)。同時(shí)，在不同機(jī)械系統(tǒng)工作的參數(shù)下，油菜物料在清選袋置中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也不同。
3.2 ADAMS軟件和造型軟件的聯(lián)合仿真
這種方法是首先在軟件中建模，然后再把建的模導(dǎo)入ADAMS中，這種方法的建模功能非常的好，而且仿真功能也很強(qiáng)大，但是在導(dǎo)入模型的過(guò)程當(dāng)中，很容易丟失一些信息。20世紀(jì)90年代末，運(yùn)用這種技術(shù)設(shè)計(jì)了播種機(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和科學(xué)化的播種。此外，這種技術(shù)還被運(yùn)用在馬鈴薯收獲機(jī)當(dāng)中。
3.3 ADAMS和控制系統(tǒng)分析軟件的聯(lián)合仿真
機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是現(xiàn)代機(jī)械的主要發(fā)展方向，兩者結(jié)合可以降低機(jī)械設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，還能提高機(jī)械運(yùn)動(dòng)的效率。幾年前，我國(guó)通過(guò)將ADAMS與控制系統(tǒng)的聯(lián)合，研制出了彈性軸軸承系統(tǒng)在徑向正弦載荷作用下的動(dòng)力學(xué)特征。在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面，還研制出了馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)輸送臂，對(duì)輸送臂的整個(gè)運(yùn)行進(jìn)行了分析和研究，提高了其使用性能。
4 虛擬樣機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
4.1 縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期
虛擬樣機(jī)技術(shù)在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改善，從不同角度、不同使用需求出發(fā)，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。此外，還提高了機(jī)械運(yùn)行的性能。
4.2 降低了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本
因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜而系統(tǒng)的工作，需要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，而虛擬樣機(jī)技術(shù)雖然對(duì)計(jì)算機(jī)軟件、硬件的要求很高，卻降低了機(jī)械設(shè)計(jì)的總體成本。
4.3 提高了零件的設(shè)計(jì)效率
與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)相比，虛擬樣機(jī)技術(shù)只需要輸入一個(gè)基本模型，便可以導(dǎo)出精確的幾何，對(duì)于形狀大致相似的一系列零件，只需要稍微修改一下，就能夠生成新的零件，這樣就提高了零件的設(shè)計(jì)效率。
5 總結(jié)與體會(huì)
現(xiàn)在，虛擬樣機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，從過(guò)去的二維、三維發(fā)展到CAD建模，再到如今的虛擬樣機(jī)技術(shù)。不但提高了設(shè)計(jì)效率，還降低了設(shè)計(jì)成本，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程也大大的被簡(jiǎn)化，使得機(jī)械產(chǎn)品本身的操作也變得簡(jiǎn)單易懂。
參考文獻(xiàn)
[1]徐海枝.我國(guó)虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用研究論文計(jì)量分析[J].價(jià)值工程，2013，32（9）：312-313.
篇3
一、前言
隨著科技的快速發(fā)展，世界經(jīng)濟(jì)已由原來(lái)的賣(mài)方市場(chǎng)轉(zhuǎn)化為買(mǎi)方市場(chǎng)。現(xiàn)代企業(yè)要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，必須解決TQCSE難題，即以快速交貨T（Time）、高質(zhì)量Q（Quality）、低成本C（Cost）、優(yōu)質(zhì)服務(wù)S（Service）和保護(hù)環(huán)境E（Environment）來(lái)滿(mǎn)足不同客戶(hù)的需求，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求。
虛擬樣機(jī)技術(shù)是20世紀(jì)80年展起來(lái)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，是以虛擬樣機(jī)模型代替物理樣機(jī)，在計(jì)算機(jī)模擬物理樣機(jī)的運(yùn)行。近年來(lái)，虛擬樣機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，現(xiàn)已成為機(jī)械專(zhuān)業(yè)方向研究生以上層次人才的必修課程。用戶(hù)可以利用ADAMS軟件或使用其他三維軟件建立虛擬樣機(jī)模型后，導(dǎo)入ADAMS軟件，通過(guò)添加各種約束、驅(qū)動(dòng)或接觸力進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，模擬物理樣機(jī)的運(yùn)行。通過(guò)ADAMS強(qiáng)大的后處理功能生成各種曲線(xiàn)、動(dòng)畫(huà)等，進(jìn)而了解設(shè)計(jì)的復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)性能，為物理樣機(jī)的試制提供理論依據(jù)。在大學(xué)本科教學(xué)中開(kāi)展ADAMS的教學(xué)工作，采用ADAMS多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件對(duì)機(jī)械原理中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)仿真后驗(yàn)證機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，觀察主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度、加速度等數(shù)據(jù)變化情況，可以使學(xué)生更好地理解機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)中的相關(guān)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，能運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)其所設(shè)計(jì)的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證，培養(yǎng)和提高學(xué)生的設(shè)計(jì)分析能力，為畢業(yè)后能盡快適應(yīng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。
二、面向產(chǎn)業(yè)需求，開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論課程
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是桂林理工大學(xué)機(jī)械工程與控制工程學(xué)院重點(diǎn)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)和核心專(zhuān)業(yè)。每年大學(xué)新生入學(xué)時(shí)，都需要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論課程教育。為了將一些現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及理論傳授給新生，面向裝備制造業(yè)的發(fā)展需求，教師在講授專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，會(huì)將歷年學(xué)生所做的優(yōu)秀仿真作品進(jìn)行動(dòng)畫(huà)演示。為了進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)的理解，相關(guān)教師還會(huì)組織學(xué)生參觀桂林市內(nèi)在虛擬仿真技術(shù)使用較多、較為成功的行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)，如桂林大宇客車(chē)有限公司、桂林橡膠機(jī)械廠等大型企業(yè)。企業(yè)工程師會(huì)結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)，將一些典型案例采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示，極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)虛擬樣機(jī)的興趣，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。
三、學(xué)習(xí)ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真軟件，貫穿專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)過(guò)程
我校機(jī)械專(zhuān)業(yè)在專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)中，利用ADAMS軟件三維建模技術(shù)、形象的動(dòng)畫(huà)展示功能以及強(qiáng)大的后處理功能，將機(jī)械原理課程中一些常用機(jī)構(gòu)，如平面四桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足帶來(lái)的問(wèn)題。此外，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中還可以了解到現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法高效、快捷的特點(diǎn)，并從中感受到ADAMS軟件在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的魅力。以凸輪設(shè)計(jì)為例，教師講授凸輪廓線(xiàn)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法通常是圖解法和解析法。傳統(tǒng)的圖解法作圖過(guò)程煩瑣、精度不高；解析法雖能獲得很高精度，但須花費(fèi)大量的時(shí)間與精力建立精確的數(shù)學(xué)模型及編制計(jì)算程序。顯然，上述兩種方法都存在難以實(shí)際操作的缺點(diǎn)，使得學(xué)生很難真正理解。通過(guò)ADAMS，則可以直接模擬凸輪的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、直觀，還可以使凸輪運(yùn)動(dòng)起來(lái)。通過(guò)ADAMS的強(qiáng)大的后處理功能，可測(cè)量出從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與給定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的擬合程度，圖1是采用直接法設(shè)計(jì)凸輪的全過(guò)程。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的引入，可讓學(xué)生體會(huì)到先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)越性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
四、利用ADAMS搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
為加深學(xué)生對(duì)枯燥無(wú)味的理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)提供了一個(gè)真實(shí)直觀、可以動(dòng)手操作的平臺(tái)。工程技術(shù)人員利用虛擬仿真技術(shù)，可以在虛擬環(huán)境中模擬真實(shí)的機(jī)器運(yùn)行，觀測(cè)各構(gòu)件的相互運(yùn)動(dòng)及受力情況，不斷調(diào)整設(shè)計(jì)方案后進(jìn)行仿真試驗(yàn)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，直到獲得較為滿(mǎn)意的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案以后再投入人力和物力制造物理樣機(jī)，從而大幅降低新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率及縮短產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)周期。為了進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)ADAMS的積極性，如在大學(xué)生科技競(jìng)賽、創(chuàng)新大賽、機(jī)器人大賽、學(xué)院組織的ADAMS大賽等一系列競(jìng)賽活動(dòng)中，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，在計(jì)算機(jī)上利用ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真軟件對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度變化規(guī)律、加速度變化規(guī)律及受力分析等做一個(gè)前期試驗(yàn)，并在虛擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化后再加工出物理樣機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。利用ADAMS強(qiáng)大的后處理功能，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，與計(jì)算機(jī)仿真得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，找出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、理論數(shù)值和仿真結(jié)果之間的差距，改進(jìn)虛擬樣機(jī)模型或調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)一些優(yōu)秀作品給予物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)。通過(guò)上述一系列活動(dòng)，可加深學(xué)生對(duì)常用機(jī)械機(jī)構(gòu)的構(gòu)造和運(yùn)動(dòng)原理的掌握，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
五、熟練使用ADAMS仿真軟件，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生即將結(jié)束大學(xué)學(xué)習(xí)生涯的最后在校學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一次全面檢驗(yàn)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)生將機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、力學(xué)和數(shù)學(xué)等相關(guān)知識(shí)綜合運(yùn)用于設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)畢I設(shè)計(jì)的磨煉，他們的工程實(shí)踐能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力有了提高，學(xué)校的辦學(xué)水平和人才的培養(yǎng)能力也得到了提升。畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生即將走上新工作崗位的一個(gè)重要過(guò)渡。為了進(jìn)一步提高學(xué)生使用ADAMS軟件的能力，根據(jù)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題選題實(shí)際情況，教師可在學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中增加ADAMS虛擬仿真分析技術(shù)，提升畢業(yè)論文的檔次。
W生在開(kāi)始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的初期，可在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下查閱相關(guān)文獻(xiàn)，運(yùn)用已掌握的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，通過(guò)原理構(gòu)思進(jìn)行初步設(shè)計(jì)后，利用相關(guān)軟件建立一個(gè)粗略的虛擬樣機(jī)模型，利用ADAMS軟件對(duì)方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度（角速度）、加速度（角加速度）或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的力（力矩）與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果和理論值的比較，找出問(wèn)題的癥結(jié)，對(duì)模型或理論分析進(jìn)行修正，并再次進(jìn)行仿真。之后，在仿真的基礎(chǔ)上，對(duì)各設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化并確定最終方案，最后采用三維CAD軟件對(duì)模型進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化，導(dǎo)出二維圖紙。通過(guò)這樣一個(gè)設(shè)計(jì)、仿真、分析的過(guò)程，較為真實(shí)地模擬了機(jī)械新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，學(xué)生按照這個(gè)模式進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)能力和畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量可以有較大提高，為即將走上工作崗位打下良好基礎(chǔ)。
六、結(jié)束語(yǔ)
虛擬樣機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中不斷地體現(xiàn)了優(yōu)越性。為提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，通過(guò)專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論課程教育、創(chuàng)新大賽、專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等一系列活動(dòng)，可將ADAMS仿真技術(shù)融入系列的教學(xué)活動(dòng)中，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)械專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的同時(shí)，能熟練使用ADAMS軟件解決一些具體工程實(shí)際問(wèn)題。并在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中使用ADAMS模擬機(jī)械新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，使學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量有了較大提高，增強(qiáng)就業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。
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Application of ADAMS in Practice-Teaching Reform of Mechanical Professional
SHEN Zhong-hua1，2，CHEN Jing1，2
篇4
作者簡(jiǎn)介：伊紀(jì)斌（1994-），男，山東淄博人，山東理工大學(xué)國(guó)防教育學(xué)院學(xué)生，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)
隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)制造的快速發(fā)展，現(xiàn)代化的市場(chǎng)要求產(chǎn)品生產(chǎn)廠商要以最快的速度、最優(yōu)的品質(zhì)、最短的研發(fā)時(shí)間、最低的成本消耗和最佳的服務(wù)來(lái)滿(mǎn)足顧客的需求。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)一般是在圖紙結(jié)合產(chǎn)品的特性和設(shè)計(jì)的具體要求進(jìn)行的，在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要提前對(duì)設(shè)計(jì)中的設(shè)備裝配的干擾因素的不確定進(jìn)行考慮，但是產(chǎn)品在裝配中的缺陷只有在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的后期才能暴露出來(lái)或者在產(chǎn)品的試制階段和裝配中顯現(xiàn)出來(lái)。如果設(shè)計(jì)的零件已經(jīng)開(kāi)始投入生產(chǎn)了，那么損失就更加嚴(yán)重了。產(chǎn)品的質(zhì)量在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造方式上不能得到很好的保證，并且傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的工藝比較粗糙、開(kāi)發(fā)的效率低、花費(fèi)時(shí)間比較長(zhǎng)、耗費(fèi)的資金比較大。在變化速度快、持續(xù)性發(fā)展和不可預(yù)測(cè)性市場(chǎng)中難以適應(yīng)。因此，企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)需要具備高度的柔性和快速的反應(yīng)，與此同時(shí)信息技術(shù)的飛速發(fā)展保證了機(jī)械制造的先進(jìn)性，信息化的使用對(duì)于現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)十分重要。
1虛擬機(jī)械制造技術(shù)
以往傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的設(shè)備條件比較差，設(shè)計(jì)技術(shù)性不強(qiáng)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念比較保守，設(shè)計(jì)的手段主要依靠的是粗略的計(jì)算和估算，主要是在較多的簡(jiǎn)化和靜止化假設(shè)中完成機(jī)械工程的設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)具有較大的隨意性，并且設(shè)計(jì)的關(guān)鍵過(guò)程還對(duì)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)習(xí)慣具有很大的依賴(lài)性。設(shè)計(jì)的過(guò)程很難實(shí)現(xiàn)合理、高效和準(zhǔn)確。但是在現(xiàn)代化虛擬設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)依賴(lài)性強(qiáng)、設(shè)計(jì)過(guò)程靜態(tài)性和設(shè)計(jì)理念隨意性向現(xiàn)代化設(shè)計(jì)精確性、以數(shù)據(jù)知識(shí)工程和專(zhuān)家系統(tǒng)為保證的設(shè)計(jì)方式的發(fā)展，虛擬計(jì)算機(jī)技術(shù)需要對(duì)必要的信息進(jìn)行檢索、分析和收集。最終找出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案和數(shù)值運(yùn)算的方式，當(dāng)然也會(huì)對(duì)CAD技術(shù)和人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等進(jìn)行大量的應(yīng)用。虛擬機(jī)械制造技術(shù)主要是在虛擬環(huán)境下對(duì)計(jì)算機(jī)的模型進(jìn)行虛擬分析的一種計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)。該技術(shù)集成并綜合應(yīng)用了綜合性的機(jī)械制造環(huán)境，主要包括了各種仿真、分析、應(yīng)用等工具以及信息模型和控制工具等。虛擬制造需要經(jīng)歷的主要階段有裝配產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)仿真、回收利用。依靠虛擬制造技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)人員不需要將所有的零件設(shè)備生產(chǎn)制造出來(lái)，可以通過(guò)對(duì)零件模型的建立，隨后對(duì)零件進(jìn)行虛擬裝配，并對(duì)各零件部位之間的裝配間隙進(jìn)行干涉、對(duì)裝配的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)檢查，對(duì)零件設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤及時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果零件不符合設(shè)計(jì)要求，可以依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)方便及時(shí)更改模型，最后形成新的零部件設(shè)計(jì)圖和裝配圖，達(dá)到設(shè)計(jì)、裝配和制造檢驗(yàn)的協(xié)調(diào)。
2虛擬制造技術(shù)的關(guān)鍵
虛擬制造技術(shù)包含了許多方面，主要有設(shè)計(jì)技術(shù)的提出、產(chǎn)品制造過(guò)程的抽取、原模型的建立、集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、建模仿真等。下面就對(duì)虛擬制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的介紹：
2.1虛擬技術(shù)中的建模技術(shù)
虛擬指的是在系統(tǒng)中將現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)映射到虛擬環(huán)境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、計(jì)算機(jī)化的抽象描述和表示。VMS建模的主要內(nèi)容有生產(chǎn)模型建立、產(chǎn)品模型建立、工藝模型建立的信息化體系結(jié)構(gòu)的建立。生產(chǎn)模型中有靜態(tài)描述和動(dòng)態(tài)描述兩種。靜態(tài)描述主要是關(guān)于對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性。動(dòng)態(tài)描述是在已經(jīng)被得知的系統(tǒng)狀態(tài)和需求的性質(zhì)上對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行全面的預(yù)測(cè)。在制造過(guò)程中我們將種種實(shí)體對(duì)象總的稱(chēng)之為產(chǎn)品模型。在產(chǎn)品的模型建立中需要對(duì)產(chǎn)品的明細(xì)、形狀特征等方面進(jìn)行描述。對(duì)于VMS而言，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)施過(guò)程的全部繼承必須具備完整的產(chǎn)品模型。因此在虛擬制造中的產(chǎn)品模型不再是單一和靜止的，它可以運(yùn)用抽象的技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種模型面貌的提取。工藝模型主要指的是在制造過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的工藝參數(shù)和關(guān)于產(chǎn)品功能的各種因素進(jìn)行聯(lián)系，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品模型和生產(chǎn)模型之間相互作用的反映。
2.2虛擬制造技術(shù)中的仿真技術(shù)
仿真指的是通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的抽象化和簡(jiǎn)潔化最終形成的系統(tǒng)模型，并且在仿真的基礎(chǔ)上對(duì)模型進(jìn)行應(yīng)用，最終得到相應(yīng)的系統(tǒng)性性能分析。仿真主要以系統(tǒng)模型為主體的研究方法，它對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)系統(tǒng)沒(méi)有直接的干擾作用，并且仿真系統(tǒng)可以對(duì)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)完成在實(shí)際工作中需要很長(zhǎng)時(shí)間的工作，有效縮短了生產(chǎn)決策的時(shí)間，最大化地避免了對(duì)人力、物力和資金的投入以及浪費(fèi)。計(jì)算機(jī)技術(shù)還有很好的仿真修復(fù)功能，最大化地保證了方案的最優(yōu)。仿真技術(shù)過(guò)程的主要步驟有系統(tǒng)研究、數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)模型建立、仿真算法的確定、仿真模型的計(jì)算、仿真模型的運(yùn)行、結(jié)果的輸出和分析。仿真在產(chǎn)品的制造過(guò)程主要被分為制造的仿真和加工的仿真。在系統(tǒng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中主要涉及的是產(chǎn)品建模、設(shè)計(jì)交互行為仿真等。方便對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)價(jià)，及時(shí)進(jìn)行反饋，降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。加工過(guò)程的仿真主要有切削、裝配、檢驗(yàn)及焊接、壓力加工和鑄造等。以上兩種仿真過(guò)程是相對(duì)獨(dú)立的，兩者不能實(shí)現(xiàn)集成，而VM中應(yīng)建立全面過(guò)程的統(tǒng)一仿真。
2.3虛擬制造中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的目的是改善計(jì)算機(jī)的交互方式，提高計(jì)算機(jī)的可操作性，它是在對(duì)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和多種顯示以及控制等接口設(shè)備的基礎(chǔ)上，以交互的三維環(huán)境為人提供沉浸體驗(yàn)的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要由圖形系統(tǒng)和多種接口設(shè)備組成，使人在虛擬環(huán)境中感受到真實(shí)的沉浸感覺(jué)，交互性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有操作者、機(jī)器和人機(jī)接口。它幫助提升人和計(jì)算機(jī)間的和諧度，同時(shí)也是最有力的仿真工具。在VRS的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的模擬。在用戶(hù)交互輸入以及輸出修改虛擬環(huán)境的條件下，使人達(dá)到身臨其境的沉浸感覺(jué)。VM的關(guān)鍵技術(shù)之一就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。
3機(jī)械虛擬樣機(jī)技術(shù)介紹
虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中被稱(chēng)作機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，它是20世紀(jì)80年代在計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展中發(fā)展起來(lái)的一種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。在計(jì)算機(jī)建立樣機(jī)模型后，對(duì)模型的多種動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行具體的分析，最后對(duì)樣機(jī)方案實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。用數(shù)字化模型代替物理性的樣機(jī)。通過(guò)虛擬樣機(jī)技術(shù)的作用，簡(jiǎn)化了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，有效縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間，最大程度降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本和費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)性能的提升，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化和最具創(chuàng)新性。綜合以上優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就受到了眾多工業(yè)發(fā)達(dá)和高等院校及設(shè)計(jì)和生產(chǎn)企業(yè)的重視，許多著名的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)者都對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了引入并運(yùn)用在自身產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中，并且取得了極好的經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)效益。在機(jī)械工程設(shè)計(jì)
中應(yīng)用仿真技術(shù)對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工序等方面的選用以及工藝參數(shù)、加工工藝、裝配工藝等構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)性等均可以實(shí)現(xiàn)建模仿真。
4虛擬制造技術(shù)在機(jī)械工程中發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)
4.1強(qiáng)大的通用性和分析處理復(fù)雜問(wèn)題的能力
虛擬樣機(jī)技術(shù)建立和發(fā)展的基礎(chǔ)是分析力學(xué)和多體運(yùn)動(dòng)力學(xué)，該技術(shù)的關(guān)鍵是對(duì)復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)建模。因此，大多數(shù)的虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件主要運(yùn)用的是帶約束乘子的微分代數(shù)混合方程。令每個(gè)構(gòu)件都有六個(gè)自由度是它的核心，還要要求其對(duì)多余的自由度進(jìn)行限制，實(shí)現(xiàn)其具有良好的通用性，達(dá)到適用性強(qiáng)的目的。與此同時(shí)，虛擬樣機(jī)技術(shù)還對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的詳細(xì)環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮，具體指彈性、接觸和摩擦等因素。
4.2為機(jī)械系統(tǒng)建模帶來(lái)便利
傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)建模中要先建立運(yùn)動(dòng)分析，隨后在運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)力分析，這中間需要許多的圖形分析和公式推導(dǎo)。但是圖形的分析和公式的推導(dǎo)過(guò)程往往比較復(fù)雜，并且錯(cuò)誤率高。同樣的建模過(guò)程中設(shè)計(jì)人員只需要將機(jī)械的構(gòu)成方式和連接方法以及相應(yīng)的物理參數(shù)實(shí)施輸入，其后的建模和求解只需要計(jì)算來(lái)完成就可以了，極大地幫助設(shè)計(jì)人員承擔(dān)了許多的設(shè)計(jì)難度。
4.3強(qiáng)大的后期處理能力
在傳統(tǒng)的分析方法上通常得出的是大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的理解還要依靠豐富的經(jīng)驗(yàn)和理論。但是運(yùn)用虛擬樣機(jī)計(jì)算軟件為復(fù)雜性的數(shù)據(jù)提供了可視化技術(shù)，使得設(shè)計(jì)人員直觀地看到機(jī)械設(shè)計(jì)的性能和運(yùn)動(dòng)效果。
5結(jié)語(yǔ)
虛擬制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代工程機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的設(shè)計(jì)、試制等一系列過(guò)程的直觀性。實(shí)現(xiàn)了在產(chǎn)品真正制造出來(lái)前，可以在虛擬的制造環(huán)境中生成產(chǎn)品的原型，更好地替代現(xiàn)實(shí)中的硬件產(chǎn)品，更方便地對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能和可生產(chǎn)性進(jìn)行評(píng)估，極大地縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)周期，最大化地節(jié)約了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本，保證產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)可以適應(yīng)市場(chǎng)的靈活性的變化。虛擬制造技術(shù)是現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械制造中的綜合應(yīng)用。在現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，不僅不會(huì)造成實(shí)際物質(zhì)的浪費(fèi)，并且還能更直觀地了解產(chǎn)品生產(chǎn)的具體情況，打開(kāi)了機(jī)械制造和設(shè)計(jì)的全新局面。
參考文獻(xiàn)
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篇5
是否有數(shù)據(jù)處理要求：否
您的國(guó)家：北京
您的學(xué)校背景：北京理工大學(xué)
要求字?jǐn)?shù)：6000 (開(kāi)題報(bào)告)
論文用途：碩士畢業(yè)論文
是否需要盲審(博士或碩士生有這個(gè)需要)：否
補(bǔ)充要求和說(shuō)明：先要一個(gè)開(kāi)題報(bào)告! 正式畢業(yè)論文的要求 學(xué)校還沒(méi)通知 開(kāi)題報(bào)告要求 見(jiàn) 附件 題目方向是 三維制造工藝 對(duì)機(jī)加企業(yè)(車(chē)間) 的影響 或 數(shù)字化制造 對(duì)機(jī)加企業(yè)(車(chē)間)的影響 (最好是針對(duì)航天制造企業(yè))
北京理工大學(xué)研究生院工程碩士學(xué)位論文開(kāi)題報(bào)告：基于三維模型的工藝對(duì)技術(shù)對(duì)航天制造企業(yè)生產(chǎn)效率的影響
一、學(xué)位論文選題的目的和意義
1.1 選題背景
進(jìn)入21世紀(jì),數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)在國(guó)際航空制造業(yè)新產(chǎn)品研制中發(fā)展迅猛,傳統(tǒng)的以模擬量傳遞為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)制造手段，已經(jīng)逐漸被以數(shù)字量傳遞為基礎(chǔ)的數(shù)字化手段所代替,通過(guò)全面采用數(shù)字化產(chǎn)品定義、數(shù)字化預(yù)裝配、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、并行工程和虛擬制造技術(shù),極大縮短了機(jī)型研制周期、提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
二、本選題研究領(lǐng)域歷史、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)分析
三、研究方案
四、研究計(jì)劃進(jìn)度表
五、經(jīng)費(fèi)預(yù)算
六、參考文獻(xiàn)
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篇6
根據(jù)對(duì)目前壓實(shí)度檢測(cè)系統(tǒng)的研究，要實(shí)現(xiàn)振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)壓實(shí)度的實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)一般需要利用壓路機(jī)振動(dòng)輪的某一動(dòng)態(tài)響應(yīng)值來(lái)間接反映路基壓實(shí)度的變化。此次仿真研究的目的就是利用虛擬樣機(jī)技術(shù)模擬垂直振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)，測(cè)量振動(dòng)輪在碾壓代表不同壓實(shí)度路基模型時(shí)的垂直振動(dòng)加速度幅值，為建立路基壓實(shí)度和振動(dòng)輪加速度幅值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系提供數(shù)據(jù)支持。
1 垂直振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)
（1）垂直振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)輪在激振機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下產(chǎn)生的垂直方向上的定向振動(dòng)，對(duì)被壓實(shí)材料不會(huì)產(chǎn)生水平方向上的干擾力。垂直振動(dòng)壓路機(jī)施工過(guò)程中不會(huì)在振動(dòng)輪的行駛方向上產(chǎn)出擁土，道路的表面沒(méi)有松散層和裂紋出現(xiàn)，因此避免了傳統(tǒng)振動(dòng)壓實(shí)之后還需要使用靜碾壓路機(jī)進(jìn)行碾壓的施工環(huán)節(jié)，施工效率在同等條件下提高了 3 倍。
（2）垂直振動(dòng)壓實(shí)之后，得到的鋪層材料壓實(shí)度均勻，質(zhì)量穩(wěn)定，密封性好。垂直振動(dòng)還能夠確保瀝青和骨料混合物具有更好的均勻性和良好的道路表面粗糙度。
（3）垂直振動(dòng)壓路機(jī)適用于各種壓實(shí)材料及工況，廣泛應(yīng)用于砂土、土石填方、瀝青混合料以及水泥混凝土的混合料，其作業(yè)時(shí)的擊實(shí)能量沿道路的表面垂直向下傳遞，具有很小的道路表面波動(dòng)，因此施工過(guò)程中對(duì)周?chē)沫h(huán)境影響較小，具有一定的環(huán)保意義。
2垂直振動(dòng)壓實(shí)仿真的理論分析
垂直振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)路基數(shù)學(xué)模型的建立是基于以下假設(shè)的：
（1）振動(dòng)壓路機(jī)的減振系統(tǒng)和隨振的壓實(shí)材料被認(rèn)為是彈簧—阻尼單元，而且彈簧--阻尼認(rèn)為是沒(méi)有質(zhì)量的；
（2）假設(shè)垂直振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)輪和所有相關(guān)的機(jī)架均為剛性體，而且將它們看成是具有一定質(zhì)量的集中質(zhì)量塊；
垂直振動(dòng)壓路機(jī)在高頻低幅或者低頻高幅下進(jìn)行工作時(shí)，其它機(jī)械參數(shù)是不變的，只有路基材料的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)發(fā)生變化，從振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度的推導(dǎo)結(jié)果也可以看出壓路機(jī)在工作時(shí)振動(dòng)輪的垂直加速度和代表壓實(shí)材料的剛度和阻尼有關(guān)。
振動(dòng)輪在壓實(shí)過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)與被壓實(shí)材料的壓實(shí)度有著緊密的聯(lián)系，振動(dòng)輪在垂直方向的振動(dòng)加速度響應(yīng)和壓實(shí)材料的剛度正相關(guān)，與阻尼負(fù)相關(guān)。隨著壓實(shí)度的增加，代表壓實(shí)材料的剛度增大，阻尼減小，因此垂直振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪的垂直振動(dòng)加速度和壓實(shí)度是正相關(guān)的，而且這種規(guī)律具有普遍性不因?yàn)楸粔簩?shí)材料的改變而不同。因此，在ADAMS 利用虛擬樣機(jī)模擬振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)，以測(cè)量振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度的基頻幅值來(lái)反映壓實(shí)材料的壓實(shí)度是可行的。
3垂直振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)仿真模擬
在垂直振動(dòng)壓路機(jī)的施工過(guò)程中，壓實(shí)材料的物理特性是不斷變化的，而在仿真環(huán)境下壓實(shí)材料的這種變化是通過(guò)材料本構(gòu)模型物理參數(shù)的改變來(lái)描述的。振動(dòng)壓實(shí)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中的剛度和阻尼只是壓實(shí)材料的模擬參數(shù)，其數(shù)值是大都是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，不能通過(guò)土工試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，在描述壓實(shí)材料的物理性能上存在很多的不足。而在 ANSYS 中以本構(gòu)模型為理論基礎(chǔ)建立起的路基仿真模型更接近于路基真實(shí)的物理性能。
通過(guò)改變路基材料在不同壓實(shí)度下本構(gòu)模型中物理參數(shù)的值建立起同種路基材料的不同仿真模型，構(gòu)成多組振動(dòng)壓實(shí)仿真模型模擬實(shí)際的振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)。每一組模型完成一次仿真之后即可獲得在不同壓實(shí)度下的振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度，通過(guò)幅頻變換得到其在基頻下的加速度幅值。垂直振動(dòng)壓路機(jī)的虛擬樣機(jī)工作參數(shù)為振幅 2mm，激振頻率為 29Hz，行走速度為 3km/s。某路基材料不同壓實(shí)度下本構(gòu)模型的基本物理參數(shù)如表 1 所示。
表1 路基材料的基本物理參數(shù)
利用 ADAMS/View 的后處理模塊采集垂直振動(dòng)壓路機(jī)的虛擬樣機(jī)在碾壓壓實(shí)度為67%的路基模型時(shí)振動(dòng)輪的垂直振動(dòng)加速度信號(hào)波形如圖 1~圖 2 所示。
圖 1 碾壓壓實(shí)度為 67%的路基模型時(shí)振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度信號(hào)
圖 2振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度信號(hào)的頻譜圖
從振動(dòng)輪加速度信號(hào)的波形圖可以看出：隨著路基模型壓實(shí)度的不斷增加，振動(dòng)輪的垂直振動(dòng)加速度信號(hào)的幅值也在不斷增大，這與理論分析和相關(guān)文獻(xiàn)的論述是相符合的；從圖 5-8 振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度信號(hào)的頻譜圖可知讀取振動(dòng)輪振動(dòng)的基頻為 29Hz，這與振動(dòng)輪的激振頻率是一致的，說(shuō)明 ADAMS/View的后處理模塊能對(duì)虛擬振動(dòng)壓實(shí)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的采集，所建立的仿真系統(tǒng)也是可行的，采集的仿真數(shù)據(jù)具有一定的研究?jī)r(jià)值。
4 垂直振動(dòng)壓路機(jī)的路基壓實(shí)狀態(tài)分析
垂直振動(dòng)壓路機(jī)在代表不同壓實(shí)度的路基模型上進(jìn)行振動(dòng)碾壓時(shí)其振動(dòng)輪將會(huì)有不同垂直振動(dòng)加速度響應(yīng)。表2為垂直振動(dòng)壓路機(jī)虛擬樣機(jī)在碾壓不同壓實(shí)度路基模型時(shí)獲取的振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度信號(hào)在基頻下的響應(yīng)幅值。利用基頻下振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度的幅值對(duì)路基模型的壓實(shí)度進(jìn)行標(biāo)定50，從而實(shí)現(xiàn)利用振動(dòng)輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)來(lái)反推路基壓實(shí)度的目的。
表2 不同壓實(shí)度下振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度的幅值
圖6 為振動(dòng)輪的垂直振動(dòng)加速度和路基壓實(shí)度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度在基頻下的幅值和路基壓實(shí)度之間通過(guò)數(shù)據(jù)擬合建立起的線(xiàn)性關(guān)系式為：
Y=2.617x-65.821；R2=0.9731 （1）
式中：y—路基壓實(shí)度；x—振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度幅值；R—相關(guān)系數(shù)。
這種檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)路基壓實(shí)度更全面的檢測(cè)，能夠更好的控制施工質(zhì)量，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)被壓實(shí)路段存在的缺陷，避免了人工檢測(cè)工作量大和測(cè)點(diǎn)不足容易出現(xiàn)漏檢的問(wèn)題。
5結(jié)束語(yǔ)
論文實(shí)現(xiàn)了垂直振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)路基的仿真過(guò)程，測(cè)得了振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)輪在碾壓不同壓實(shí)度的路基模型時(shí)在垂直方向上的振動(dòng)加速度，并根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算的結(jié)論建立起了振動(dòng)輪垂直振動(dòng)加速度和路基模型壓實(shí)度之間的線(xiàn)性關(guān)系式，為建立振動(dòng)輪動(dòng)態(tài)響應(yīng)和路基壓實(shí)度之間的關(guān)系提供了一種仿真方法。
參考文獻(xiàn)
篇7
隨著人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的加快，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們對(duì)產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高。這就需要提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)縮短開(kāi)發(fā)周期。此時(shí)以仿真技術(shù)和系統(tǒng)建模為核心的虛擬樣機(jī)技術(shù)得到了的廣泛應(yīng)用，在真實(shí)的產(chǎn)品沒(méi)有真正生產(chǎn)出以前就對(duì)它進(jìn)行仿真模擬，這樣的話(huà)防止各種設(shè)計(jì)缺陷的存在。其中一款具有代表性的軟件系統(tǒng)：機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真軟件ADAMS，這一款軟件包括了高效的求解器、可視界面、各種簡(jiǎn)便的建造模型的工具和具有強(qiáng)大功能的后處理模塊等，利用ADAMS軟件來(lái)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，在物理樣機(jī)設(shè)計(jì)之前就可以對(duì)數(shù)控玻璃磨邊機(jī)產(chǎn)品的各種性能進(jìn)行測(cè)評(píng)，不僅能夠降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用，而且能夠減少開(kāi)發(fā)周期，很大的提高了機(jī)械系統(tǒng)仿真的效率。ADAMS在機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)仿真方面的功能十分的強(qiáng)大，但是當(dāng)ADAMS軟件建立一些比較復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的時(shí)候，就會(huì)比較困難。這方面常見(jiàn)的就是使用UG軟件和ADAMS軟件結(jié)合來(lái)開(kāi)發(fā)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)。
1 UG軟件和ADAMS軟件的介紹
UG（Unigraphics NX）是一個(gè)產(chǎn)品工程的解決方案，它是由Siemens PLM Software公司出品的一款軟件，它為用戶(hù)的加工過(guò)程及產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了數(shù)字化模型和檢驗(yàn)的手段。UG Unigraphics NX根據(jù)用戶(hù)的工藝設(shè)計(jì)和虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，提供了解決方案，這種解決方案是經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的。UG具有三個(gè)設(shè)計(jì)層次，即子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。所有的信息被分布于各子系統(tǒng)之間。
本論文使用的運(yùn)動(dòng)仿真軟件是由美國(guó)MDI公司進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的ADAMS軟件，這款軟件是現(xiàn)在最具權(quán)威性的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)仿真的軟件。它的求解器是使用的拉格郎日方程來(lái)進(jìn)行建立系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析，并且在分析之后輸出加速度、反作用力、速度和位移的曲線(xiàn)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程是通過(guò)在計(jì)算機(jī)上建立虛擬樣機(jī)來(lái)模擬復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)的。其中ADAMS軟件的核心模塊包括ADAMS/View和ADAMS/Solver。
2 ADAMS和UG的運(yùn)動(dòng)聯(lián)合仿真
在利用ADAMS和UG進(jìn)行運(yùn)動(dòng)聯(lián)合仿真設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常我們現(xiàn)在先在UG軟件當(dāng)中建立三維模型，建立模型的過(guò)程：首先通過(guò)二維圖紙?jiān)赨G軟件中建立三維零件模型，然后在將零件進(jìn)行裝配同時(shí)進(jìn)行干涉檢查，最后將建立的三維裝配圖形導(dǎo)入到 ADAMS軟件當(dāng)中，在ADAMS軟件中首先對(duì)三維裝配圖形的仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，這樣就產(chǎn)生了參數(shù)化的機(jī)構(gòu)模型，最后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真。下圖1所示的就是一般情況下的聯(lián)合仿真設(shè)計(jì)流程。
3 焊接機(jī)器人聯(lián)合仿真分析
3.1 UG三維建模
焊接機(jī)器人主要有底座、軀干、肩、手臂、手腕、機(jī)械手6部分組成。在UG中建立焊接機(jī)器人的各零部件，裝配后得到焊接機(jī)器人實(shí)體模型，見(jiàn)圖2所示。
3.2 三維模型導(dǎo)入ADAMS
在UG中，選擇“文件”“導(dǎo)出”P(pán)arasolid，然后打開(kāi)ADAMS，選擇FileImport，彈出文件導(dǎo)入對(duì)話(huà)框，在File Type下拉框中選Parasolid類(lèi)型，然后在File To Read選擇欄中點(diǎn)右鍵選擇Browse，最后選擇讀入U(xiǎn)G輸出的文件。三維圖導(dǎo)入到ADAMS中如圖3所示。
3.3 ADAMS運(yùn)動(dòng)仿真
導(dǎo)入模型之后，首先要給焊接機(jī)器人添加約束副，給底座與大地之間添加固定副，分別在底座與軀干、軀干和肩、肩和手臂、手臂和手腕、手腕和機(jī)械手之間添加旋轉(zhuǎn)副。然后給所有旋轉(zhuǎn)副添加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，肩和手臂之間旋轉(zhuǎn)副的驅(qū)動(dòng)參數(shù)為15d*sin（180d*time-90d）+15d，手臂和手腕之間旋轉(zhuǎn)副的驅(qū)動(dòng)參數(shù)為-15d*sin（180d*time-90d）-15d，底座和軀干之間旋轉(zhuǎn)副的驅(qū)動(dòng)參數(shù)為180d*time，其它旋轉(zhuǎn)副的驅(qū)動(dòng)參數(shù)為0d*time。至此，已完成整個(gè)樣機(jī)約束的添加如圖4所示。
停止仿真運(yùn)動(dòng)，右鍵點(diǎn)擊機(jī)械手，在下拉菜單中選擇measure，出現(xiàn)對(duì)話(huà)框，在characteristic中選擇選項(xiàng)，輸出機(jī)械手在X，Y軸方向的位移、速度、加速度曲線(xiàn)。如圖5-圖10所示。
從上面圖中可以看出，機(jī)械手的運(yùn)行曲線(xiàn)平滑且有規(guī)律，說(shuō)明該機(jī)構(gòu)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)無(wú)沖擊震蕩現(xiàn)象，通過(guò)觀察機(jī)構(gòu)仿真運(yùn)動(dòng)并結(jié)合曲線(xiàn)，可以證實(shí)該機(jī)構(gòu)的運(yùn)行曲線(xiàn)與實(shí)際情況相符。
4 結(jié)束語(yǔ)
ADAMS軟件和UG軟件作為動(dòng)力學(xué)仿真分析領(lǐng)域和三維建模領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，二者的聯(lián)合仿真廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工程校驗(yàn)、機(jī)械設(shè)計(jì)等過(guò)程中。本文通過(guò)UG和ADAMS之間的無(wú)縫接口程序，將在UG中創(chuàng)建的焊接機(jī)器人三維模型成功導(dǎo)入到ADAMS中，并通過(guò)在ADAMS中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，根據(jù)仿真分析的結(jié)果，驗(yàn)證了將UG與ADAMS軟件相結(jié)合的建模設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真方法的可行性，不僅提高了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的可靠性，還大大提高了仿真效率，是虛擬樣機(jī)技術(shù)研究中的嶄新應(yīng)用，促進(jìn)了虛擬仿真的發(fā)展，對(duì)于教學(xué)和實(shí)踐具有廣泛的意義。
參考文獻(xiàn)
[1]張磊.UG NX6.0后處理技術(shù)培訓(xùn)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.
篇8
Design of Virtual Prototype of Multi-purpose Mechanical Transmission
Experiment Platform System Based on Pro/E Platform
GUI Wei， YAO Cenglin， LI Chenglong， SHEN Caixia， ZHENG Mengwei， HAN Qiang
（Wuhan Business University， Wuhan， Hubei 430056）
Abstract In this paper， based on the Pro/E software， with the multipurpose Laboratory of mechanical transmission station as a typical example， the application of virtual design technology， virtual assembly of 3D design， completed the experiment table of all parts of the student movement of mechanical transmission mechanism， teacher movement of mechanical transmission mechanism， clock movement of mechanical transmission mechanism， the classroom door moving mechanical transmission mechanism and the projection screen motion of mechanical transmission mechanism five parts and virtual assembly of the whole experiment platform.
Key words Pro/E; mechanical system; experiment platform; virtual design
0 引言
目前，機(jī)械領(lǐng)域的虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)是利用三維設(shè)計(jì)軟件如Pro/E、UG、Solidworks、CATIA等對(duì)機(jī)械裝置的零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真分析。它是基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，在虛擬環(huán)境中對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到縮短研發(fā)周期、減少研發(fā)成本的目的。
多用途機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)融鏈傳動(dòng)、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、直齒圓錐齒輪傳動(dòng)、平面連桿傳動(dòng)，蝸輪蝸桿傳動(dòng)、絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)以及齒輪齒條傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)于一體。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)以學(xué)生最為熟悉的課堂作為展示機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景，可以起到趣味性教學(xué)的目的，增加學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械專(zhuān)業(yè)課程的興趣。敞開(kāi)式的場(chǎng)景，在不用拆開(kāi)演示臺(tái)的前提下就可以讓學(xué)生清楚地觀察到內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)全過(guò)程，操作簡(jiǎn)單、比較實(shí)用。多個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)集中在一個(gè)場(chǎng)景展示，可以使學(xué)生系統(tǒng)性地認(rèn)識(shí)不同機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞過(guò)程，有助于學(xué)生對(duì)不同的機(jī)構(gòu)進(jìn)行區(qū)別。
本文基于Pro/E平臺(tái)的虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)，完成多用途機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)各零件的三維建模設(shè)計(jì)，虛擬樣機(jī)裝配干涉檢查、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析，在仿真中對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，避免實(shí)際制造中出現(xiàn)問(wèn)題，從而使實(shí)驗(yàn)臺(tái)一次性制造成功。
1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)典型零件齒輪的三維建模
通常，在Pro/E中每個(gè)零件的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程步驟基本相同，如下：（1）依據(jù)各個(gè)零件的三視圖，想象零件的形狀，為選擇合適的建模方法做好鋪墊。（2）根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，選擇建模的方法。（3）根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行草繪，然后利用拉伸、旋轉(zhuǎn)等特征操作，以完成零件的三維設(shè)計(jì)。（4）在已建零件模型上進(jìn)行輔助特征設(shè)計(jì)，完成零件三維設(shè)計(jì)，然后保存。
多用途機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)有多個(gè)不同類(lèi)型的零件，三維設(shè)計(jì)的過(guò)程步驟基本相同，本論文只簡(jiǎn)單闡述典型零件齒輪的三維設(shè)計(jì)過(guò)程步驟。
直齒圓柱齒輪由輪齒、鍵槽、軸孔等基本結(jié)構(gòu)特征組成，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪的三維參數(shù)化模型。主要操作步驟如下：
（1）創(chuàng)建齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)：
在Pro/E軟件的產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)置界面中，輸入齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)及相應(yīng)的初始值，模數(shù)m=2，壓力角alpha=20度，齒根圓直徑df，齒頂圓直徑da，基圓直徑db，分度圓直徑d，齒寬b=30，齒數(shù)z=56，如圖1，添加完畢后，單擊【確定】按鈕。
（2）使用Pro/E的草繪功能先繪制基準(zhǔn)曲線(xiàn)，后繪制四個(gè)尺寸任意的同心圓。
（3）調(diào)出Pro/E中各參數(shù)之間關(guān)系設(shè)置的對(duì)話(huà)框，在其中輸入標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的關(guān)系式，如圖2，添加完畢后，單擊【確定】按鈕。
圖1 齒輪參數(shù)對(duì)話(huà)框
圖2 齒輪關(guān)系對(duì)話(huà)框
（4） 系統(tǒng)進(jìn)入三維實(shí)體模式，單擊【編輯】頡駒偕模型】工具，自動(dòng)生成滿(mǎn)足一定關(guān)系式的齒輪參照?qǐng)A。
（5）單擊特征工具欄中的【基準(zhǔn)曲線(xiàn)】工具，彈出的【曲線(xiàn)選項(xiàng)】菜單，單擊【從方程】―【完成】命令，在工作區(qū)選取系統(tǒng)默認(rèn)的坐標(biāo)系，單擊對(duì)話(huà)框中的【確定】按鈕，在彈出的【設(shè)置坐標(biāo)系類(lèi)型】菜單中，選擇【笛卡爾】坐標(biāo)系，輸入形成齒輪漸開(kāi)線(xiàn)的參數(shù)化方程，輸入完畢單擊【記事本】主菜單中的【文件】―【保存】命令，最后單擊【確定】按鈕。即可生成漸開(kāi)線(xiàn)。
（6）創(chuàng)建鏡像漸開(kāi)線(xiàn)特征。選取已繪制的齒輪漸開(kāi)線(xiàn)的特征，選擇軟件中【特征】-【鏡像】命令，選擇基準(zhǔn)平面DTM2作為鏡像平面，單擊【確定】按鈕。
（7）先進(jìn)入草繪平面，選擇齒頂輪廓線(xiàn)，拉伸創(chuàng)建成齒輪基本實(shí)體。
（8）創(chuàng)建第一個(gè)齒槽特征。先進(jìn)入草繪平面，再根據(jù)漸開(kāi)線(xiàn)以及齒輪參照?qǐng)A草繪出齒廓外形，然后對(duì)其進(jìn)行拉伸切除，完成齒槽的創(chuàng)建。
（9）創(chuàng)建齒槽陣列特征。創(chuàng)建齒輪槽，選擇軟件征工具欄中的【陣列】命令，選擇軸陣列選項(xiàng)，輸入陣列個(gè)數(shù)56個(gè)，角度為360埃繕杓埔蟮某萋幀？
（10）拉伸切除創(chuàng)建成齒輪軸孔。
（11）拉伸軟件的切除功能畫(huà)出成齒輪鍵槽，完成齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)如圖3所示。
圖3 齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)
2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)樣機(jī)的虛擬裝配
一般說(shuō)，機(jī)械裝置的虛擬裝配是利用三維設(shè)計(jì)軟件在計(jì)算機(jī)中，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與裝配。多用途機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要包括學(xué)生運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、教師運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、時(shí)鐘運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、教室門(mén)運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及投影幕布運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)五個(gè)部分。虛擬樣機(jī)在裝配時(shí)，首先把這5個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為一個(gè)組件進(jìn)行虛擬裝配，然后把這5個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配成整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
2.1 學(xué)生運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬裝配
學(xué)生運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要由電動(dòng)機(jī)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、連桿限位變形機(jī)構(gòu)，以及固定構(gòu)件課桌、課椅以及電機(jī)支架組成。虛擬裝配如圖4所示。小腿在固定在機(jī)架上，小手臂與機(jī)架在形成固定鉸鏈，小手臂、大手臂、身軀、大腿、小腿之間通過(guò)活動(dòng)鉸鏈鏈接。電機(jī)通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)五連桿限位變形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，完成學(xué)生起立和坐下的動(dòng)作。
圖4 學(xué)生運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬裝配圖
2.2 教師運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬裝配
教師運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由：電動(dòng)機(jī);由16齒的大鏈輪、8齒的小鏈輪和鏈條組成的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu);齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu);螺距6mm，單頭絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu);限位開(kāi)關(guān)、限位板以及講臺(tái)等固定構(gòu)件組成，虛擬裝配如圖5所示。電機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)鏈傳動(dòng)傳遞給絲桿，絲桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成螺母的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)螺母上的銷(xiāo)軸帶動(dòng)放置在螺母上的尺寸做直線(xiàn)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教師木偶人的移動(dòng)，通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)教師旋轉(zhuǎn)90度面向?qū)W生的動(dòng)作。
圖5 教師運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬裝配圖
2.3 時(shí)鐘運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬裝配
時(shí)鐘運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由：電動(dòng)機(jī);齒數(shù)為35的蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu);每級(jí)大齒輪齒數(shù)45，小齒輪齒數(shù)13，模數(shù)1.5的二級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及電動(dòng)機(jī)架、鐘罩和紅外位置探測(cè)器等固定構(gòu)件組成，虛擬裝配如圖6所示。電機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)蝸輪蝸桿把運(yùn)動(dòng)傳遞給二級(jí)直齒圓柱齒輪，與蝸輪連接的第一級(jí)圓柱齒輪的小齒輪帶動(dòng)分針轉(zhuǎn)動(dòng)，第二級(jí)圓柱齒輪齒輪的大齒輪帶動(dòng)時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.4 教室門(mén)運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬裝配
教室門(mén)運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由：電動(dòng)機(jī);雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以及導(dǎo)桿、限位開(kāi)關(guān)、電機(jī)機(jī)架等固定構(gòu)件組成，虛擬裝配如圖7所示。電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中雙曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄通過(guò)連桿，帶動(dòng)教室門(mén)在導(dǎo)軌上進(jìn)行來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教室門(mén)的開(kāi)關(guān)。
圖6 時(shí)鐘運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬裝配圖
圖7 教室門(mén)運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬裝配圖
2.5 投影幕布運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬裝配
投影幕布運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由：電動(dòng)機(jī)，錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，虛擬裝配如圖8所示。電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)大圓錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)小圓錐齒輪帶動(dòng)幕布上下運(yùn)動(dòng)。
圖8 投影幕布運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)虛擬裝配圖
2.6 多用途機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)虛擬裝配
多用途機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)虛擬樣機(jī)的主體裝配主要是學(xué)生運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、教師運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、時(shí)鐘運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、教室門(mén)運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及投影幕布運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)五個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的裝配。虛擬樣在裝配時(shí)，為方便整個(gè)樣機(jī)的的虛擬裝配，可以把裝置的幾個(gè)相關(guān)零件組裝成組件，然后再把相關(guān)組件裝配在一起構(gòu)建試實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)，如圖9所示。
圖9 多用途機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)虛擬裝配圖
3 結(jié)束語(yǔ)
多用途機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的虛擬設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)物理樣機(jī)所需的人力及時(shí)間，可以達(dá)到降低產(chǎn)品成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期的目的。
基金項(xiàng)目：湖北省高等學(xué)校2014年省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目《多用途機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)研究》（項(xiàng)目編號(hào)：201411654009）、武漢商學(xué)院2014年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目《多用途機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)研究》（項(xiàng)目序號(hào)：7）、武漢商學(xué)院2014年度教學(xué)研究項(xiàng)目《基于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程教學(xué)研究―以機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程為例》（項(xiàng)目編號(hào)：2014Y013）的階段性研究成果
參考文獻(xiàn)
篇9
維修操作空間定量評(píng)價(jià)方法
維修是一種需要人參與的活動(dòng)，適當(dāng)?shù)木S修空間將提高維修效率和維修人員的舒適程度。這一節(jié)的主要內(nèi)容是確定適當(dāng)?shù)木S修操作空間的大小。
在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，適當(dāng)?shù)牟僮骺臻g的具體尺寸需要依據(jù)維修人員的身體尺寸和操作姿態(tài)來(lái)確定。因此維修操作空間應(yīng)考慮維修人員的影響因素，如實(shí)體可達(dá)性。人的上肢可以接觸到的空間范圍分為最佳范圍、正常范圍和最大范圍。人體上肢的作業(yè)范圍是一個(gè)三維空間，維修人員的最大操作空間和舒適度隨著操作高度、手臂延伸線(xiàn)與人體中線(xiàn)的夾角角度的改變而發(fā)生變化。為了便于分析人體上肢的操作范圍，建立數(shù)學(xué)模型描述人體各部分的尺寸和相對(duì)位置。
軟件工具設(shè)計(jì)和案例探究
CATIA是法達(dá)索公司（Dassault Systemes）與IBM公司（International Business Machines Corporation國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司）聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一款CAD/CAE/CAM軟件，主要為客戶(hù)提品外形設(shè)計(jì)、機(jī)械零件設(shè)計(jì)、配合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、組裝、數(shù)控加工等功能，并提供大量的標(biāo)準(zhǔn)尺寸零件模型，使得企業(yè)可以縮短開(kāi)發(fā)周期，快速迭代設(shè)計(jì)方案，對(duì)市場(chǎng)需求做出敏捷的反應(yīng)。CATIA是目前應(yīng)用最廣泛數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)軟件之一，應(yīng)用范圍涵蓋等航空航天、建筑、船舶、汽車(chē)、鐵路等多個(gè)領(lǐng)域。DELMIA（Digital Enterprise Lean Manufacturing Interaction Application）是法國(guó)達(dá)索（Dassault Systemes）公司生產(chǎn)的一款數(shù)字化企業(yè)的互動(dòng)制造應(yīng)用軟件，是PLM（Product Life Management）系列產(chǎn)品之一。該軟件與CATIA互為補(bǔ)充，呈現(xiàn)上下游關(guān)系，共同貫穿產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期。利用CATIA制作數(shù)字樣機(jī)后，可在DELMIA中進(jìn)行物流過(guò)程分析、維修、裝配、工藝規(guī)劃、與機(jī)器人配合等多種功能的虛擬演示和模擬，是一個(gè)面向設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)、人機(jī)過(guò)程的“數(shù)字化工廠”仿真平臺(tái)。便于用戶(hù)檢查設(shè)計(jì)方案的缺陷和漏洞，及時(shí)更改設(shè)計(jì)方案，降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速上市的目的。DELMIA中含有一個(gè)Human Task Simulation模塊，包含虛擬人模型、人體動(dòng)作模型、維修工具等內(nèi)容，用于模擬人機(jī)交互過(guò)程，實(shí)現(xiàn)虛擬維修、虛擬拆卸、虛擬裝配等功能，也是本研究中重點(diǎn)使用的模塊，包含本研究中所需要的大部分?jǐn)?shù)據(jù)。本研究基于CATIA與DELMIA現(xiàn)有的軟件功能和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，研究目標(biāo)是在客戶(hù)已經(jīng)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)和數(shù)字樣機(jī)的制作的情況下，根據(jù)已制作好的虛擬維修仿真動(dòng)畫(huà)，針對(duì)產(chǎn)品的維修操作空間的完成定量評(píng)估。
軟件的二次開(kāi)發(fā)是在現(xiàn)有軟件產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，對(duì)軟件功能進(jìn)行延伸和擴(kuò)展，或?qū)崿F(xiàn)和其他軟件的對(duì)接并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和傳輸。二次開(kāi)發(fā)一般針對(duì)某一類(lèi)特定的用戶(hù)，通過(guò)添加更個(gè)性化、專(zhuān)業(yè)化的功能和模塊，使得軟件功能更具有針對(duì)性，用戶(hù)的需求得以實(shí)現(xiàn)，工作效率得以提高。DELMIA為不開(kāi)源的軟件，為實(shí)現(xiàn)二次開(kāi)發(fā)必須利用軟件開(kāi)發(fā)商為用戶(hù)專(zhuān)門(mén)準(zhǔn)備的二次開(kāi)發(fā)接口。為靈活地滿(mǎn)足不同客戶(hù)的需要，DELMIA提供了多種二次開(kāi)發(fā)的接口：一是CAD格式接口，方便客戶(hù)加載在CAD環(huán)境下設(shè)計(jì)的數(shù)字樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)、尺寸、顏色渲染等數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出；二是知識(shí)工程，這是DELMIA的一個(gè)專(zhuān)門(mén)模塊，知識(shí)工程利用參數(shù)化定義的方法對(duì)人體模型和基礎(chǔ)動(dòng)作單元進(jìn)行了建模，建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)，用戶(hù)可以通過(guò)關(guān)鍵參數(shù)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)中的模塊，從而實(shí)現(xiàn)快速建模，完成設(shè)計(jì)任務(wù)；三是采用自動(dòng)化對(duì)象編程的接口Automation API（Application Programming Interface），能夠?qū)崿F(xiàn)宏指令的編寫(xiě)，或利用宏與VB開(kāi)發(fā)語(yǔ)言（Visual Basic）相結(jié)合編寫(xiě)簡(jiǎn)易程序；四是開(kāi)放的基于構(gòu)件的應(yīng)用編程接口CAA（Component Application Architecture，應(yīng)用組件架構(gòu)），這是DELMIA的一套C++函數(shù)庫(kù)，這一接口主要用于與C++開(kāi)發(fā)語(yǔ)言鏈接，方便客戶(hù)使用C++編寫(xiě)所需程序，用戶(hù)可通過(guò)快速應(yīng)用研發(fā)環(huán)境RADE（Rapid Application Development Environment）和不同的API（Application Programming Interface）接口完成從DELMIA數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取數(shù)據(jù)到C++程序中的過(guò)程。
該案例為針對(duì)拆卸某型號(hào)大型客機(jī)APU上六角螺母的維修空間定量評(píng)估。目的是利用所提出的方法和開(kāi)發(fā)的軟件工具，對(duì)維修操作空間進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，以展示方法的靈活性和有效性以及軟件的可用性和可靠性。該大型客機(jī)APU的虛擬維修操作動(dòng)畫(huà)截圖如圖1所示。該大型客機(jī)APU上有12顆六角螺母，選取123號(hào)螺母作為典型案例，三顆螺母的位置如圖2所示。
這三顆螺母中，顯然3號(hào)周?chē)恼系K物少，對(duì)扳手的使用影響較少，同時(shí)位置較低，距離肩膀較近，手臂只需微微向上伸出即可接觸到，因而上肢舒適度較高。該螺母周?chē)目臻g無(wú)需定量評(píng)估，定性評(píng)估即可確定等級(jí)為優(yōu)秀。1號(hào)螺母雖然位置很高，但是周?chē)恼系K物少，手部可達(dá)到1200旋轉(zhuǎn)。2號(hào)螺母位置較高且周?chē)系K物較多，維修人員手部只能達(dá)到600旋轉(zhuǎn)。本案例中選取2號(hào)螺母進(jìn)行分析。
第一步打開(kāi)程序，連接虛擬環(huán)境，選定虛擬人并連接。第二步選定關(guān)鍵幀，抓取扳手之后，選取手部攜工具接近、旋轉(zhuǎn)卸下六角螺母、手部攜工具離開(kāi)這三幀內(nèi)容。第三步系統(tǒng)提示選取第一幀的維修活動(dòng)單元類(lèi)型，為平移，此時(shí)軟件自動(dòng)計(jì)算第一幀的掃掠舒適度PV、上肢舒適度r和該幀總舒適度s，x=0，y=0，z=1，但不在界面中顯示。第四步系統(tǒng)提示選取第二幀的維修活動(dòng)單元類(lèi)型，為旋轉(zhuǎn)，如圖3所示，此后軟件自動(dòng)計(jì)算第一幀的掃掠舒適度Pv、上肢舒適度r和該幀總舒適度s，x=0，y=1，z=1，但不在界面中顯示。第五步系統(tǒng)提示選取第三幀的維修活動(dòng)單元類(lèi)型，為平移，此時(shí)軟件自動(dòng)計(jì)算第三幀的掃掠舒適度Pv、上肢舒適度r和該幀總舒適度s，x=0，y=1，z=2，但不在界面中顯示。第六步系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)已有的x、y、z，計(jì)算s的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，（0.8x+0.75y+0.9z）為優(yōu)秀閾值，（0 5x+0.25y+0.7z）為差閾值，該部分不在界面中顯示。第七步系統(tǒng)輸出三幀中每一幀的s值，并與s的優(yōu)秀閾值和差閾值比較，給出空間評(píng)價(jià)結(jié)論。該案例中具體數(shù)據(jù)截圖如圖4所示。得出結(jié)論該部分操作空間維修性差，必須加以改進(jìn)。
篇10
隨著數(shù)控機(jī)床的普及，采用數(shù)控機(jī)床己成為機(jī)械制造業(yè)改革的主要方向，如何能高質(zhì)量、高效率、低費(fèi)用的培訓(xùn)操作人員成為亟待解決的問(wèn)題之一。由于數(shù)控機(jī)床的教學(xué)比較抽象需要借助實(shí)驗(yàn)來(lái)加深對(duì)課堂知識(shí)的理解，生產(chǎn)用的數(shù)控機(jī)床一般價(jià)格都比較昂貴，軟件也不是開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)，無(wú)法用于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。因此設(shè)計(jì)一種功能齊全，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件結(jié)構(gòu)開(kāi)放，低成本，且具有代表性的教學(xué)實(shí)驗(yàn)型微型數(shù)控機(jī)床可以滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。
1 總體方案的確定
實(shí)驗(yàn)型微型數(shù)控銑床以開(kāi)放式CNC體系為指導(dǎo)思想，在Windows98下開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的硬件、軟件。本研究將用Delphi語(yǔ)言、Solidworks及Protel軟件完成對(duì)該數(shù)控銑床整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的接口電路(IO/TIMER控制板)、驅(qū)動(dòng)電路、有關(guān)外圍電路、相應(yīng)控制軟件的設(shè)計(jì)。繪制出試驗(yàn)型數(shù)控銑床的虛擬樣機(jī)，根據(jù)零件圖，設(shè)計(jì)零件制造的工藝；在零件加工完成后，進(jìn)行裝配調(diào)試，完成微型數(shù)控銑床的制作。
2 機(jī)械部分設(shè)計(jì)
微型銑床的機(jī)械部分是機(jī)床的主體部分，其設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括：總體傳動(dòng)方案的確定，電機(jī)、主軸、絲杠的選取等。機(jī)械部分Solidworks虛擬制圖如圖1所示
圖1 銑床的機(jī)械部分虛擬制圖
2.1 機(jī)床總體傳動(dòng)方案的確定
本機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)X軸、Y軸和Z軸三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。X軸、Y軸的進(jìn)給是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)絲杠，絲杠又與螺母?jìng)鲃?dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電機(jī)與絲杠的連接可以通過(guò)銷(xiāo)釘來(lái)實(shí)現(xiàn)。在傳動(dòng)過(guò)程中電機(jī)帶動(dòng)絲杠做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，螺母沿導(dǎo)軌做水平移動(dòng)，從而帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。論文參考網(wǎng)。Z軸的進(jìn)給也是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)絲杠，絲杠又與Z軸螺母?jìng)鲃?dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。主軸套與Z軸螺母相連，在傳動(dòng)過(guò)程中電機(jī)帶動(dòng)絲杠做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，螺母沿導(dǎo)軌做上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)主軸做上下運(yùn)動(dòng)。
2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算部分
2.2.1 主軸的選取和校核
1）主軸選取
立式銑削切削力的計(jì)算:
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1],對(duì)高速鋼圓柱銑刀:
其參數(shù)按實(shí)際加工過(guò)程中平均銑削條件為準(zhǔn)選取:
對(duì)圓柱銑刀逆加工:
主軸材料為 40Cr 鋼取C=102
2）主軸校核
2.2.2 滾珠絲杠的選取
由最大動(dòng)載荷Q值和導(dǎo)程P可以選擇滾珠絲杠的型號(hào)為：CWM165-2.5-P3。
3機(jī)床控制部分設(shè)計(jì)
3.1系統(tǒng)硬件組成
經(jīng)過(guò)分析，本三坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)決定采用單CPU結(jié)構(gòu)(采用的控制PC機(jī)主頻達(dá)到797MHz)。本三坐標(biāo)數(shù)控銑床主要用于教學(xué)演示故對(duì)精度要求不是特別高，采用開(kāi)環(huán)控制方式，用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出，設(shè)計(jì)數(shù)控接口電路進(jìn)行定時(shí)中斷、脈沖輸出以及其它開(kāi)關(guān)量的輸入輸出。論文參考網(wǎng)。論文參考網(wǎng)。其數(shù)控系統(tǒng)硬件組成如圖2所示[2－4]
3.1.1接口電路設(shè)計(jì)
本數(shù)控接口電路主要完成外部開(kāi)關(guān)量的輸入和步進(jìn)電機(jī)的控制以及一些機(jī)床輔助功能的實(shí)現(xiàn)，性能優(yōu)良、工作可靠。接口電路的結(jié)構(gòu)如圖3所示[5－6]。
3.1.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出控制電路
為了輸出脈沖去控制三個(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)，以及接收機(jī)床行程開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量信號(hào)，在電路設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了兩片可編程接口芯片8255，可以對(duì)48點(diǎn)數(shù)字量進(jìn)行I/O操作。但本微型數(shù)控銑床三坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)中僅用到了一片8255，另一片暫時(shí)未用，用于以后的功能擴(kuò)展。使用的8255的 PA口、PB口、PC口均工作在基本輸入輸出方式。8255控制字格式如下：
D7：1，D6：0，D5：0，D4：0，D3：0，D2：0，D1：0，D0:0,
即控制字為80H
用Delphi編寫(xiě)CNC程序，初始化8255：
procedure TForm1.FormCreate(Sender: Object);
begin
asm
mov al,80H
mov dx,0213H
out dx,al
……
end；
在實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序中，用8255經(jīng)光電隔離向三個(gè)方向的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出控制信號(hào)，進(jìn)而控制三個(gè)方向步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，如圖4所示。
4 結(jié)束語(yǔ)
型微型數(shù)控銑床具有體積小，價(jià)格低，功能完善，安全系數(shù)高，是三坐標(biāo)驅(qū)動(dòng)和生產(chǎn)型數(shù)控銑床工作原理相同，且具有開(kāi)放的軟硬件結(jié)構(gòu)，基于以上的優(yōu)點(diǎn)微型數(shù)控銑床將具有廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
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[5] 鄭學(xué)堅(jiān)，周斌．微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M]．清華大學(xué)出版社，2001：200-223
篇11
傳統(tǒng)榫卯工藝是傳統(tǒng)文化中的瑰寶[1]，在現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)中迫切需要對(duì)其進(jìn)行深入學(xué)習(xí)與研究。但是由于榫卯工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在教學(xué)中此類(lèi)物理教具制作困難，不能進(jìn)行批量的機(jī)械化生產(chǎn)。并且內(nèi)部榫卯結(jié)構(gòu)不能通過(guò)物理教具直接觀察到，學(xué)習(xí)者不能直觀的理解其結(jié)構(gòu)，這造成學(xué)習(xí)榫卯結(jié)構(gòu)的過(guò)程非常困難[2]。針對(duì)榫卯工藝在研究過(guò)程中存在的此類(lèi)問(wèn)題，本文提出引入數(shù)字化設(shè)計(jì)中的新方法、新技術(shù)，將數(shù)字化仿真設(shè)計(jì)與榫卯工藝相結(jié)合，以“有束腰方凳”為例，進(jìn)行虛擬仿真設(shè)計(jì)。利用仿真技術(shù)對(duì)榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化模型的構(gòu)建，并利用虛擬裝配技術(shù)對(duì)其進(jìn)行裝配和構(gòu)建。這樣避免了物理教具的批量制造，降低教學(xué)成本，提升了教學(xué)效率，為榫卯結(jié)構(gòu)的教學(xué)研究提供了一條新的思路，本文主要研究的是通過(guò)仿真模擬技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)榫卯工藝進(jìn)行研究及其數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。
二、數(shù)字化仿真構(gòu)建方法
1、數(shù)字化仿真技術(shù)含義
數(shù)字化仿真技術(shù)是以虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程統(tǒng)一建模，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、加工和裝配、檢驗(yàn)、整個(gè)生命周期的模擬和仿真。這樣可以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就模擬出產(chǎn)品及其性能和制造過(guò)程，以此來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和制造過(guò)程。與傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)相比，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率等各方面都發(fā)生了質(zhì)的變化，數(shù)字化工業(yè)設(shè)計(jì)將主要包括數(shù)字化建模，數(shù)字化裝配，數(shù)字化評(píng)價(jià)，數(shù)字化制造，以及數(shù)字化信息交換等幾方面。
2、數(shù)字化仿真設(shè)計(jì)流程
在現(xiàn)實(shí)家具榫卯工藝研究的方法是：把已有的家具進(jìn)行拆解，對(duì)拆解后的榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量、記錄與學(xué)習(xí)。而在Pro/E系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)研究榫卯結(jié)構(gòu)的方法是：首先通過(guò)對(duì)榫卯家具進(jìn)行拆解，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)測(cè)量；然后通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，并采用數(shù)字化樣機(jī)來(lái)代替原來(lái)的物理原型，在數(shù)字狀態(tài)下進(jìn)行仿真分析，對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行裝配重組。這樣不需要實(shí)物原型，就可以讓更多的設(shè)計(jì)人員在不同時(shí)間不同的地點(diǎn)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行榫卯結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和研究。
三、數(shù)字化仿真實(shí)例
首先是建模平臺(tái)的選取，考慮到數(shù)據(jù)格式的通用性、三維模型建設(shè)的便捷性，以及數(shù)據(jù)管理方式的先進(jìn)性，最終選用了軟件Pro/E作為三維建模平臺(tái)。對(duì)結(jié)構(gòu)件和零件用軟件Pro/E進(jìn)行建模來(lái)更直觀的展示傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以此來(lái)系統(tǒng)闡述榫卯結(jié)構(gòu)制圖和模型制作的現(xiàn)代工藝流程。由于凳子是明清家具中最基本的單品，其結(jié)構(gòu)也是桌、案、幾等家具的本源。本文將具有榫卯結(jié)構(gòu)的束腰凳進(jìn)行拆解，并對(duì)拆解后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬。
1、定義初步產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
在進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)之前要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)分析：首先采用自頂向下設(shè)計(jì)方法規(guī)劃出束腰凳的整體造型結(jié)構(gòu)關(guān)系，即產(chǎn)品結(jié)構(gòu)包含了一系列的子裝配件，以及它們所繼承的設(shè)計(jì)意圖。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由各層次裝配和元件清單組成，在定義設(shè)計(jì)意圖時(shí)，有許多子裝配是預(yù)先確定下來(lái)的：比如對(duì)本例束腰凳進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，可以看到本例凳子一共使用了攢邊打槽裝板、抱肩榫、格肩榫這三種榫卯裝配結(jié)構(gòu)。
2、數(shù)字化樣機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)
在明確了設(shè)計(jì)意圖并定義了“有束腰凳”產(chǎn)品基本結(jié)構(gòu)和框架前提下，將圍繞設(shè)計(jì)意圖和基本框架展開(kāi)零件和子裝配的詳細(xì)設(shè)計(jì)。首先是子裝配件的確定，通過(guò)對(duì)基本框架的研究分析得出產(chǎn)品共分為三個(gè)子裝配體：攢邊打槽裝板結(jié)構(gòu)子裝配體、抱肩榫結(jié)構(gòu)子裝配體、格肩榫子裝配體。當(dāng)子裝配體確定下來(lái)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)傳遞下去之后，可以進(jìn)行單個(gè)的零件設(shè)計(jì)。
2.1凳面榫卯結(jié)構(gòu)仿真
從拆解圖二可以看出，凳面采用的是攢邊打槽裝板連接方式。我們將攢邊打槽裝板連接方式定義為子裝配件，在子裝配件下進(jìn)行板心及邊框的詳細(xì)設(shè)計(jì)。趲邊打槽裝板的裝配結(jié)構(gòu)是首先將板心裝納在四根邊框之中，然后將裝板的邊框裝配起來(lái)[3]。這種裝配結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于邊框伸縮性不大，使得整個(gè)家具的結(jié)構(gòu)不至由于面板的脹縮而受影響，起到了穩(wěn)定堅(jiān)實(shí)的作用。
趲邊打槽裝板裝配結(jié)構(gòu)定義完之后開(kāi)始進(jìn)行零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，由圖四可以看出此裝配零部件由凳面的帶榫頭的兩根大邊和兩條帶榫眼的抹頭組成。這四根木框兩根長(zhǎng)而出榫的叫“大邊”，兩根短而鑿眼的叫“抹頭”。經(jīng)過(guò)以上分析，在Pro/E環(huán)境中建立這四根帶有榫卯結(jié)構(gòu)的木框零部件。
2.2腿足的抱肩榫結(jié)構(gòu)仿真
從圖三可以看出，凳面與腿足及其束腰采用的是抱肩榫連接方式，將抱肩榫連接方式定義為子裝配件，抱肩榫是束腰家具的腿足與束腰、牙條相結(jié)合時(shí)使用的榫卯結(jié)構(gòu)。首先通過(guò)測(cè)繪獲得各種數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在獲得詳細(xì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過(guò)三維仿真建模技術(shù)，對(duì)抱肩榫結(jié)構(gòu)進(jìn)行子裝配件的建立。之后在子裝配件下進(jìn)行牙條與腿足的詳細(xì)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)三維仿真模型的拆解可以看出來(lái)，抱肩榫子裝配件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)是在腿足上挖出肩，將牙條插掛在上面來(lái)固定四方的框架。同時(shí)掛銷(xiāo)進(jìn)一步定位橫材和豎材，將面受到的壓力均勻傳遞到四足上，腿足上端的長(zhǎng)短榫通過(guò)抹頭的插接固定了承重面。
2.3.腳檔的格肩榫模型仿真
通過(guò)下圖對(duì)束腰凳的拆解可以看出，數(shù)字化模型中腳檔與腿足的連接方式為格肩榫，將格肩榫裝配方式定義為子裝配體，然后分析其詳細(xì)零部件。本實(shí)例束腰凳的腿足是方形豎材，此家具用的是大格肩榫結(jié)構(gòu)，肩部為尖角，格肩部分和長(zhǎng)方形的陽(yáng)榫貼實(shí)在一起的，為不帶夾皮的格肩榫，又叫“實(shí)肩”。詳細(xì)零部件構(gòu)成為：格肩榫榫頭在中間，兩邊為榫肩，格肩部分和長(zhǎng)方形的陽(yáng)榫貼實(shí)在一起的，為不帶夾皮的格肩榫，又叫“實(shí)肩”。 齊頭碰在形式上有透榫。
3、數(shù)字化樣機(jī)虛擬裝配
假如在榫卯結(jié)構(gòu)的物理教具裝配演示過(guò)程中，需要將裝配的各個(gè)零部件拿到裝配現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配[4]。而在Pro/E虛擬系統(tǒng)中，只需要在計(jì)算機(jī)屏幕上裝配零部件，查看和分析零件的配合情況，這樣可減少對(duì)物理樣機(jī)的依賴(lài)。
具體的虛擬裝配的方法是：首先是裝配建模體系結(jié)構(gòu)的建立，根據(jù)有束腰凳裝配給定的功能要求和設(shè)計(jì)約束，先確定產(chǎn)品的大致組成和形狀，確定各組成零部件之間的裝配關(guān)系和約束關(guān)系。然后再把束腰凳分解成若干個(gè)零部件，在總體裝配關(guān)系的約束下，同步根據(jù)裝配關(guān)系對(duì)這些零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。
其次是裝配體層次關(guān)系的定義，束腰凳的裝配體分解成不同層次的子裝配體，子裝配體又可分解成若干子裝配體和各個(gè)零件。通常將零件、子裝配體、裝配體之間的這種層次關(guān)系直觀地表示成裝配樹(shù)，樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)是裝配體，子節(jié)點(diǎn)是組成裝配體的各個(gè)零件，中間節(jié)點(diǎn)則是子裝配體。裝配樹(shù)的的關(guān)系體現(xiàn)了實(shí)際形成裝配體的裝配順序，同時(shí)也表達(dá)了裝配體、子裝配體及零件之間的父、子從屬關(guān)系。圖6是有束腰凳的仿真裝配結(jié)果。
四、 結(jié)語(yǔ)
傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)是我國(guó)寶貴的傳統(tǒng)工藝非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，同時(shí)明式家具榫卯結(jié)構(gòu)工藝也是當(dāng)今學(xué)習(xí)榫卯結(jié)構(gòu)的難點(diǎn)，所以有必要對(duì)傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維數(shù)字模型的仿真研究，使學(xué)習(xí)和掌握榫卯結(jié)構(gòu)的過(guò)程更快捷。通過(guò)三維模型的仿真研究和實(shí)踐，探索出一套學(xué)習(xí)榫卯工藝的學(xué)習(xí)方法，為當(dāng)今家具設(shè)計(jì)提供有益的參考，同時(shí)也促進(jìn)了明式家具的深入研究，有助于傳統(tǒng)文化的廣泛傳播和發(fā)展。
本文為天津市高等學(xué)校人文社會(huì)科學(xué)研究一般項(xiàng)目資助 課題號(hào)：20112303
參考文獻(xiàn)
[1] 胡中艷，曹陽(yáng).中國(guó)古代家具設(shè)計(jì)的繼承與發(fā)展[J].包裝工程，2009，30（1）158-160
篇12
主要專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)：現(xiàn)代制造技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)、測(cè)試與信息處理實(shí)驗(yàn)。
專(zhuān)業(yè)選修課：機(jī)械動(dòng)力學(xué)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)及應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)、工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)、機(jī)械故障診斷學(xué)、文獻(xiàn)檢索、專(zhuān)業(yè)外語(yǔ)、有限元方法、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程自動(dòng)化、先進(jìn)制造技術(shù)、特種加工、成組技術(shù)與CAPP、智能機(jī)械概論、微小機(jī)械概論、虛擬樣機(jī)技術(shù)、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)學(xué)、在線(xiàn)檢測(cè)與控制、實(shí)用控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床與編程。
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)就業(yè)前景如何
篇13
一、 開(kāi)題報(bào)告的撰寫(xiě)方法及基本要求
1、 如何選題、開(kāi)題
選題、開(kāi)題必須要考慮以下幾個(gè)方面的因素：
1）課題有沒(méi)有價(jià)值，從為什么要選這個(gè)課題？選取這個(gè)課題有什么背景，這個(gè)課題的研究，從理論上看有什么價(jià)值，從實(shí)踐上看，有什么價(jià)值。
2）從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)條件、資金等方面的情況選取適合自己研究的課題。
3）課題要與所學(xué)專(zhuān)業(yè)相關(guān)，且忌選擇與所學(xué)專(zhuān)業(yè)相差太大的題目。作為過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)的本科生，所選課題最好與過(guò)程裝備的工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造及工程科學(xué)研究有關(guān)，盡量選擇結(jié)合生產(chǎn)和科研單位的實(shí)際任務(wù)，也可以是教師科研或研究生課題的一部分； 或者是同本專(zhuān)業(yè)、學(xué)科內(nèi)容密切相關(guān)，符合教學(xué)要求的自擬課題。
2、開(kāi)題報(bào)告一般包括哪些內(nèi)容
開(kāi)題報(bào)告一般包括：
1）課題的名稱(chēng)。課題名稱(chēng)是所要研究?jī)?nèi)容的高度概括，要簡(jiǎn)練，一般不要超過(guò)20字；
2）問(wèn)題的提出。從為什么要選這個(gè)課題？選取這個(gè)課題有什么理論的價(jià)值，實(shí)踐的價(jià)值，預(yù)計(jì)從幾方面來(lái)完成。
3）這個(gè)問(wèn)題研究的現(xiàn)狀。國(guó)內(nèi)研究到什么程度，國(guó)際研究到什么程度，主要通過(guò)文獻(xiàn)綜述來(lái)闡述。
4）確定自己要研究的主要內(nèi)容。
5）確定研究擬采用的方法和步驟。就是采用什么樣的方法來(lái)對(duì)這個(gè)課題進(jìn)行研究，研究這個(gè)課題具體分哪幾個(gè)步驟進(jìn)行。
6）對(duì)研究課題的可行性進(jìn)行分析。如自己具備哪些條件、研究路線(xiàn)是否行得通等。
7）列出時(shí)間安排。
8）列出參考文獻(xiàn)。
3、如何查閱文獻(xiàn)資料、怎樣寫(xiě)文獻(xiàn)綜述查閱文獻(xiàn)資料可根據(jù)如下步驟進(jìn)行：
1）課題確定后，要根據(jù)課題的研究的內(nèi)涵確定課題的中英文關(guān)鍵詞；
2）根據(jù)中英文關(guān)鍵詞檢索該課題領(lǐng)域的期刊、學(xué)位論文、專(zhuān)利、國(guó)際會(huì)議、經(jīng)典著作或?qū)Ｂ毑块T(mén)的研究報(bào)告。建議從以下幾條途徑入手：一是通過(guò)檢索學(xué)校圖書(shū)館的電子資源，如維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)、超星數(shù)字圖書(shū)館、Elsevier數(shù)據(jù)庫(kù)等，一般能查到較新的文獻(xiàn)，找到幾篇“經(jīng)典”的文章后“順藤摸瓜”，留意它們的參考文獻(xiàn)。質(zhì)量較高的學(xué)術(shù)文章，通常是不會(huì)忽略該領(lǐng)域的主流、經(jīng)典文獻(xiàn)的。二是利用學(xué)校圖書(shū)館的外文過(guò)刊閱覽室，能夠查到一些較為早期的經(jīng)典文獻(xiàn)。三是利用國(guó)家或省市圖書(shū)館或一些科技情報(bào)檢索機(jī)構(gòu)，也能夠查到一些相關(guān)文獻(xiàn)。四是利用互聯(lián)網(wǎng)，從一些專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)站上也能獲取一些信息。
在寫(xiě)文獻(xiàn)綜述時(shí)，可參照以下步驟：
1）首先要將與你課題題目相關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究認(rèn)真介紹一下（先客觀介紹情況，要如實(shí)陳述別人的觀點(diǎn)），從而了解到國(guó)內(nèi)外目前研究的現(xiàn)狀如何，別人都采用了什么方法進(jìn)行了研究；
2）然后進(jìn)行評(píng)述（后主觀議論，加以評(píng)估），評(píng)述目前研究的水平，研究方法的適用性或其不足；
3）最后評(píng)述一下自己擬研究課題有何意義，目前處在什么水平，自己擬采用的研究方法是否科學(xué)合理。
4、如何合理的安排時(shí)間進(jìn)度
根據(jù)擬定的研究?jī)?nèi)容及擬采用的研究方法、手段，詳細(xì)列出進(jìn)行課題研究所需的工作（工作劃分得越細(xì)，越容易統(tǒng)籌安排）根據(jù)總的課題時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)籌安排，合理分配。
有的研究?jī)?nèi)容相互之間關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)、則需要分步進(jìn)行；而有的研究?jī)?nèi)容關(guān)聯(lián)性不是很強(qiáng)，則可以齊頭并進(jìn)，同時(shí)展開(kāi)研究。例如，很多課題需要實(shí)驗(yàn)分析且往往需要在理論分析或數(shù)值模擬分析之后進(jìn)行，但是實(shí)驗(yàn)分析往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間，如果按部就班地進(jìn)行研究，往往會(huì)拖很長(zhǎng)的時(shí)間，這種情況下，就需要將實(shí)驗(yàn)分析的內(nèi)容進(jìn)一步細(xì)化，如可分為試樣制備、實(shí)驗(yàn)條件準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)或標(biāo)定等，可以將試樣制備和實(shí)驗(yàn)條件準(zhǔn)備等實(shí)驗(yàn)工作提前，在進(jìn)行理論分析時(shí)就開(kāi)展這些工作，這樣就節(jié)省了時(shí)間。
合理安排時(shí)間進(jìn)度與具體的課題有關(guān)，此處只給出了指導(dǎo)性原則，建議同學(xué)們可參照企業(yè)施工或維修計(jì)劃圖的方法，將細(xì)化的工作排列在時(shí)間進(jìn)度表中，找出最優(yōu)工作進(jìn)度安排路線(xiàn)。
5、參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)包括書(shū)籍、期刊、專(zhuān)利、會(huì)議論文等，總數(shù)一般不少于10篇，其中外文文獻(xiàn)一般不少于3篇，參考文獻(xiàn)要能體現(xiàn)相關(guān)研究領(lǐng)域科技發(fā)展的新進(jìn)展。
二、畢業(yè)論文撰寫(xiě)基本要求及方法
1、畢業(yè)論文的基本要求
論文篇幅為1.5萬(wàn)字左右，一般不少于30頁(yè)。
主要內(nèi)容及編排順序如下：
1）摘要；
2）目錄；
3）前言或緒論（包括研究課題的目的意義、相關(guān)情況的介紹、前人工作等、課題研究?jī)?nèi)容等）；
4）按研究的內(nèi)在邏輯關(guān)系給出理論分析、數(shù)值分析、程序或?qū)嶒?yàn)等研究過(guò)程中的步驟、數(shù)據(jù)、結(jié)果等的描述；
5）結(jié)論與展望；
6）參考文獻(xiàn)，參考文獻(xiàn)不少于10篇，其中英文不少于5篇，需要在正文部分引用出處。
2、畢業(yè)論文撰寫(xiě)的方法
畢業(yè)論文是在完成各項(xiàng)研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，按上述內(nèi)容闡述研究的目的、過(guò)程、成果及結(jié)論。
在撰寫(xiě)論文過(guò)程中，理論依據(jù)要充分，數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確，公式推導(dǎo)要正確，能將所學(xué)的知識(shí)和技能應(yīng)用于畢業(yè)論文中。另外，要注意論文結(jié)構(gòu)的合理性；數(shù)學(xué)模型建立的正確、合理性；實(shí)驗(yàn)方案的合理性，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；社會(huì)調(diào)查的客觀性和科學(xué)性。是否有自己獨(dú)特的見(jiàn)解或者創(chuàng)新。
另外，撰寫(xiě)論文時(shí)要概念清楚，內(nèi)容正確，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，文字通暢，用語(yǔ)符合技術(shù)專(zhuān)業(yè)規(guī)范，各種標(biāo)準(zhǔn)資料的運(yùn)用符合學(xué)科、專(zhuān)業(yè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，圖表清楚，圖面質(zhì)量符合要求，書(shū)寫(xiě)格式規(guī)范。
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求
1、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容
1）文獻(xiàn)綜述（研究課題的意義與作用、研究方案確定的原則與說(shuō)明）；
2）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)方案依據(jù)及原理說(shuō)明（有實(shí)驗(yàn)的應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)流程示意圖）；
3）技術(shù)實(shí)施過(guò)程、工藝計(jì)算、機(jī)械設(shè)計(jì)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
4）材料的選用和說(shuō)明、機(jī)器或設(shè)備的制造、安裝或檢修；
5）結(jié)論、總結(jié)或?qū)ｎ}討論。
2、設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容、圖紙量的要求
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)篇幅為1.5萬(wàn)字左右，一般不少于30頁(yè)。
設(shè)計(jì)圖紙：指機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所指的圖紙，圖紙繪制的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)圖紙的總量不少于2張A0或4張A1的圖紙。對(duì)于大紙畫(huà)小圖的現(xiàn)象應(yīng)予避免或進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼劭塾?jì)數(shù)。
所有圖紙須有圖框和標(biāo)題欄。圖紙要有人審核并在“審核”一欄上簽名，學(xué)生在設(shè)計(jì)一欄上簽名。原理圖、程序框圖和流程圖以及其它一些拋去文字就失去
意義的圖不計(jì)其內(nèi)。圖紙可以用計(jì)算機(jī)繪制；任何人不得拷貝或抄襲他人的圖紙，一旦發(fā)現(xiàn)則以作弊論處。
四、論文（設(shè)計(jì)）選題方向
1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)
2、創(chuàng)新設(shè)計(jì)
3、表面工程
4、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)研究
5、機(jī)械設(shè)計(jì)
6、機(jī)器人設(shè)計(jì)
7、動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)
8、振動(dòng)控制及減振材料
9、逆向工程
10、圖形處理網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)
