试论汽车开发中的虚拟产品开发技术
汽车试验学第9章 汽车虚拟试验技术
二、整车系统NVH 分析 • （二）NVH分析 • 应用VPG技术，可在时域分析的基础上进行汽 车的振动、噪声和舒适性分析评价，获得模态/ 频率，噪声和声学响应分析的解决方案。 • 故整个分析过程的内容包括NVH分析模型的建 模方法、分析结果的FFT变换、关键频率的确定、 对应振型的显示方法、原设计的改进方法、改 进效果的评估等内容。
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二、整车系统NVH 分析
• NVH是指Noise（噪声）、Vibration（振动）和 Harshness（声振粗糙度），由于三者在车辆等机械中是 同时出现且密不可分。声振粗糙度是指噪声和振动的品 质，是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能直接用 客观测量方法来度量。由于声振粗糙度描述的是振动和 噪声使人不舒适的感觉，因此有人称Harshness为不平顺 性。又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使 人极不舒适的瞬态响应，因此也有人称Harshness为冲击 特性 • （一）汽车NVH特性研究的建模和评价方法 • 研究汽车的NVH特性首先必须利用CAE技术建立汽车动 力学模型，目前有多体系统动力学方法、有限元方法和 边界元方法等几种比较成熟的理论和方法。
第一节 汽车虚拟试验场
• VPG是ETA公司与各大汽车厂商合作，开发出的 整车仿真软件（如图），是专门针对整车分析而 开发的CAE仿真环境，可以进行整车的防撞性、 安全性、NVH和耐久性、等分析。VPG提供的模 型库、工具库及固化专家经验的自动化技术可将 整车仿真过程中的人员数量及其工作量降到最低。
汽车试验学
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东北林业大学交通学院
主讲教师：
第九章
汽车虚拟试验技术
• 第一节 • 第二节
虚拟制造案例分析
虚拟制造的应用案例分析刘翠兰机械工程学院07机械2班， 20070876摘要：虚拟制造是建立在计算机图形学、仿真学、人工智能及高性能计算机系统等技术基础之上。
对汽车工程而言，虚拟制造既是一个高新的技术开发方法，更是一个复杂的仿真工具，借助虚拟制造建立的3D汽车模型准确性高，制造商可以按已获得的计算机数据直接进行大规模生产，广泛应用于汽车设计、实验方面。
关键词：虚拟制造，汽车工业汽车工业是国民经济建设中不可缺少的，经过几十年的引进、吸收、再创新技术，我国汽车行业已逐渐成长。
随着科学技术和生产技术的飞速发展，知识更新的速度加快，产品的生命周期缩短。
同时，市场对汽车产品的性能、规格、品种不断提出新的要求，因此，企业必须提高设计新产品的能力和对市场的快速反应能力，大幅度缩短产品研制开发周期和制造周期，快速灵活地组织设计和生产，不断开发研制适应消费者需求变化的产品。
目前，我国汽车工业与国外著名企业相比，在技术储备、装备水平以及新产品开发研制能力等诸多方面都存在很大差距。
由此看来，传统的设计制造方法显然已远远不能满足要求，必须不断消化吸收国际新技术、新工艺，充分利用现代的设计、制造手段——重点是采用优化设计和CAD/CAM技术以及虚拟制造技术来进行产品设计和制造，以技术的创新为先驱带动产品的创新。
1 虚拟制造技术1.1 虚拟制造技术产生及概要虚拟制造技术（Virtual Manufacturing Technology，VMT）是进入90年代提出的新概念。
它建立在虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术基础之上。
虚拟现实是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境。
VMT是由多学科先进知识形成的综合系统技术，它以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上对产品从设计、加工和装配、检验、使用等整个生命周期进行模拟和仿真。
在产品设计阶段，实时并行地模拟出产品未来制造过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性，从而更有效、更经济灵活地组织生产，是工厂和车间的资源得到合理配置，以达到产品的开发周期和生产成本的最小化、产品设计质量的最优化，生产效率的最高化等目的，实现快速有效的响应市场。
浅析虚拟样机技术的自卸车举升机构仿真与优化
浅析虚拟样机技术的自卸车举升机构仿真与优化1 前言在传统的产品设计与开发中, 一般在完成概念设计、方案论证和产品设计后, 还要进行样机试制及验证。
随着计算机辅助设计(CAD)技术的成熟及大规模推广应用, 虚拟样机技术逐渐成熟起来。
借此工程技术人员可以在计算机上建立机械系统的模型, 伴之以三维可视化处理, 模拟在现实环境下系统的运动和动力特性, 并根据仿真结果优化系统的设计, 以在设计早期确定关键的设计参数、缩短开发周期, 降低成本、提高产品质量。
自卸车作为一种专用汽车, 其生产具有小批量、多品种的特点, 根据用户产品的特殊要求其举升机构有不同的结构形式和性能指标。
这就要求生产厂家应能根据用户的需求迅速作出反应, 设计生产出满足用户需求的产品来。
使用虚拟样机技术(软件采用目前世界上著名的多体系统动力学分析软件ADAMS)对自卸车举升机构进行仿真参数化处理, 进行优化设计, 这样不但可以大大加快产品的开发速度, 还可以实现用户对产品的定制。
下面就以S T3140 型自卸车(举升机构为前推连杆放大式)为例, 对整个设计过程进行详述。
2 建立自卸车举升机构的虚拟样机2 .1 建立自卸车的虚拟样机模型对于样机的建模, 由于ADMAS 软件的实体建模功能不强, 所以笔者在UG 软件中建立起自卸车的三维实体模型, 通过Parasolid 数据内核将数据转换到ADAMS 中。
而对于举升机构的关键构件如三角板、拉杆和油缸等, 直接在ADAMS 中建模。
2 .2 样机模型的抽象为了简化模型, 可将自卸车举升机构的样机模型抽象成等效模型。
:以车厢与副车架的铰支点O 为原点建立坐标系, ABC 为三角板、BD 为拉杆、CE 为油缸。
在A点三角板与车厢铰接, 在B 点三角板与拉杆铰接, 在C 点三角板与油缸铰接, 在D 点拉杆与车厢铰接, 在E 点油缸与副车架铰接。
ABCDE 、ABCDE 分别为举升机构举升前、后的位置。
工业设计中的虚拟样机技术
工业设计中的虚拟样机技术在工业设计领域中，虚拟样机技术正发挥着越来越重要的作用。
虚拟样机技术是指通过计算机软件和硬件模拟真实产品的外观、结构和功能，以便在产品开发过程中进行设计验证、检测和模拟。
本文将介绍虚拟样机技术的优势、应用领域以及未来发展趋势。
一、虚拟样机技术的优势虚拟样机技术相对于传统的物理样机具有以下几个显著的优势。
1. 时间和成本的节省传统的物理样机需要进行制造、组装和测试，耗费宝贵的时间和大量的成本。
而虚拟样机技术只需要在计算机软件中进行模拟和验证，节省了制造样机所需的时间和成本。
2. 设计灵活性和可迭代性虚拟样机技术可以快速生成多个设计方案，并通过模拟和优化来选择最佳设计方案。
设计师可以轻松地对产品进行修改、优化和迭代，不受物理样机制造和测试的限制。
3. 设计评估和决策的可靠性通过虚拟样机技术，设计师可以对产品进行多方面的评估和分析，包括结构强度、运动学、流体力学等。
这使得设计师能够更加准确地评估设计方案的性能和可行性，并作出更加可靠的决策。
二、虚拟样机技术的应用领域虚拟样机技术广泛应用于各个工业设计领域，包括汽车、航空航天、医疗器械、消费电子等。
以下将以汽车工业为例，介绍虚拟样机技术的具体应用。
1. 汽车外观设计虚拟样机技术可以通过建立三维模型和材质贴图等手段，模拟汽车外观设计的效果。
设计师可以在计算机上进行各种细节的调整和修改，包括车身线条、轮毂造型、灯光效果等，以验证设计方案的可行性和吸引力。
2. 汽车结构设计虚拟样机技术可以对汽车结构进行强度分析和优化，以确保车身在各种工况下的强度和安全性。
设计师可以通过模拟车辆在碰撞、翻滚等事故情况下的反应，进行结构的改进和优化，提高汽车的安全性能。
3. 汽车动力系统设计虚拟样机技术可以对汽车动力系统进行模拟和优化，以提高汽车的燃油经济性和性能表现。
设计师可以通过模拟发动机的工作特性、传动系统的效率等，为汽车动力系统的设计和调校提供准确的数据和评估。
虚拟Cubing技术在汽车研发中的应用
Auto Manufacture | 汽车制造微信号 auto1950 / 2021年 第 5 期43虚拟Cubing 技术在汽车研发中的应用吕志成，秦红生，宋仁军，刘冬奇瑞商用车（安徽）有限公司 安徽芜湖 241000摘要：随着科技的发展，汽车尺寸工程及匹配技术（Matching Build ）得到越来越广泛的应用，其中车身匹配DTS 的一致性也越发受到重视，目前用匹配主模型检具（Cubing ）作为匹配的工具控制车身DTS 的达成率已经成为各大主机厂的标准配置，但Cubing 解决匹配DTS 极有可能会由于单个零件的独特性偏差产生对整个匹配系统判断的误差，并且匹配零件的种类越多越多，这种误差存在的可能行越大。
本文主要阐述利用虚拟Cubing 技术解决实际匹配问题，并指导零件整改的过程。
关键词：尺寸工程；Cubing ；DTS随着时代的发展和进步，人们的消费水平越来越高，对汽车的车身设计也越来越看重。
为了实现产品在市场上有强劲的竞争力，很多车企都在产品研发初期就制定了Cubing 开发方案，利用Cubing 的开发缩短产品开发周期、降低成本，提升制造过程效率等。
汽车综合匹配介绍1.综合匹配综合匹配简称MB （Match Build ），包含内外饰综合匹配和车身综合匹配，通过三坐标、白光扫描、检具、Cubing （主模型）及Meister bocke （综合匹配样架）等测量工具及设备，对零部件的尺寸、外观等进行评价，分析缺陷产生的原因，指导模具改进、工装调试、工艺参数优化及产品设计技术规范的更改。
内外饰综合匹配主要应用Cubing 开展，Cubing 就是按照1:1比例加工的铝合金整车模型，可以进行内外饰零件的安装，也可以实现标准模板与实物零件之间的互换装配，直观的对汽车内外饰零件设计及制造尺寸进行评价。
车身综合匹配，主要是利用综合匹配样架Meisterbock 开展的，Meisterbock 是根据RPS 定位系统开发的一套定位和夹紧机构，它由一组测量支架构成，可以通过不同支架的组合，实现对所有白车身冲压件进行定位，并通过铆接的形式，从单件到总成，再到车身骨架总成，最后完成整个白车身的制作，主要用于白车身零部件的匹配，直观地对白车身零部件设计及制造尺寸进行评价。
汽车零件生产中的仿真与模拟技术应用
汽车零件生产中的仿真与模拟技术应用随着汽车产业的快速发展，汽车零件的生产变得越来越重要。
为了提高生产效率和产品质量，仿真与模拟技术成为了汽车零件生产过程中不可或缺的一部分。
本文将探讨汽车零件生产中仿真与模拟技术的应用，以及其在提高效率、降低成本和改进设计方面的作用。
一、产品设计与开发在汽车零件生产过程中，产品的设计与开发是至关重要的环节。
通过仿真与模拟技术，工程师可以在计算机上进行虚拟设计和测试，以验证产品的性能和可行性。
例如，利用有限元分析方法可以对汽车零件的强度、刚度和耐用性进行精确预测。
这样一来，设计师可以在实际制造之前发现并解决潜在的问题，从而减少开发周期和成本。
二、制造过程优化汽车零件的制造过程通常是复杂且需要高度精确的。
通过仿真与模拟技术，制造商可以通过虚拟环境进行制造过程的优化和调整。
例如，借助计算机辅助工艺规划（CAPP）系统，可以对汽车零件的生产工艺进行全面仿真和优化，从而提高生产效率、降低成本和改善产品质量。
三、性能测试与验证汽车零件的性能验证是保证产品质量的重要环节。
通过仿真与模拟技术，可以在计算机上模拟各种不同的工况和条件，并对汽车零件的性能进行准确评估。
例如，在发动机的开发过程中，可以利用三维流体动力学仿真技术对气缸的燃烧过程进行模拟，以评估发动机的燃烧效率和排放性能。
这样一来，可以迅速发现并解决潜在的问题，提高产品的可靠性和性能。
四、故障诊断与维修汽车零件的故障诊断与维修是维持汽车良好运行的重要环节。
通过仿真与模拟技术，可以开发出虚拟的故障诊断系统，并对汽车零件进行故障模拟和维修方案验证。
例如，在发动机的故障诊断过程中，可以利用模型仿真技术对发动机各个传感器和执行器的工作状态进行模拟，以排查和解决故障。
这样一来，可以大大提高诊断的准确性和效率，节约维修成本和时间。
综上所述，汽车零件生产中的仿真与模拟技术在产品设计与开发、制造过程优化、性能测试与验证以及故障诊断与维修等方面发挥着重要作用。
汽车研发试验数字化平台的构建与发展趋势
汽车研发试验数字化平台的构建与发展趋势摘要：通过分析汽车研发试验数字化平台的构建与发展趋势。
介绍汽车研发试验的背景和意义，以及数字化平台在其中的重要性。
详细阐述汽车研发试验数字化平台的构建。
探讨汽车研发试验数字化平台的发展趋势。
总结出汽车研发试验数字化平台的现状和未来趋势，并对其发展前景进行了展望。
关键词：汽车研发试验，数字化平台，人工智能，云计算，虚拟现实汽车作为现代社会的主要交通工具，其性能和可靠性直接关系到人们的出行安全和生活质量。
汽车研发和制造过程中需要进行大量的试验。
传统研发试验方法存在着效率低下、成本高昂等缺点，而数字化技术的发展为汽车研发试验带来了新的解决方案。
数字化平台可以利用先进的信息技术，实现研发试验的高效管理和优化，降低成本和风险。
本文旨在探讨汽车研发试验数字化平台的构建与发展趋势，以期为汽车行业的创新发展提供参考和借鉴。
一、汽车研发试验数字化平台背景及现状随着科技的不断进步，数字化技术逐渐渗透到汽车研发试验领域。
数字化平台通过高度集成的信息和通信技术，可以大幅提升汽车研发试验的效率和质量。
数字化平台可以实现信息的快速传递和共享，使得各个部门之间的沟通更加便捷高效。
数字化平台可以提供强大的数据分析和处理能力，帮助研发人员更好地理解车辆性能和问题所在。
数字化平台还可以实现对复杂系统的建模和仿真，为汽车研发提供更准确的预测和评估。
在汽车研发试验中，数字化技术的应用已经取得了显著的成果。
例如，通过虚拟样机技术，可以在计算机上构建出完整的汽车模型，并进行各种性能测试和故障模拟。
不仅可以提高测试效率，还可以减少实际试验的成本和风险。
利用大数据分析和机器学习算法，可以对海量数据进行挖掘和分析，发现潜在的问题和改进空间。
二、汽车研发试验数字化平台构建2.1系统架构和基本组成汽车研发试验数字化平台是一个综合性的系统，通过硬件基础设施、软件基础结构和网络通信等多个关键部分的协同作用，为汽车研发提供了强大的支持。
汽车VPD技术面面观
汽车VPD技术面面观作者：MSC.Software安全性问题竞争优势全球汽车工业对汽车安全性越来越重视，与安全强制法规相关的试验也在大量增加。
目前碰撞安全问题在碰撞前、碰撞中和碰撞后阶段同时展开研究。
在碰撞前阶段利用主动避撞系统；在碰撞中阶段利用车身结构、气囊展开、安全带张紧等措施减小伤害；在碰撞后阶段，主要关心油箱是否破裂以防止爆炸或起火。
MSC.Software虚拟产品开发设计能够对每一个阶段进行设计研究。
碰撞前阶段避免碰撞发生当然是车辆交通中最有效的降低伤亡的方法。
而车辆的行为，例如车辆打滑、侧翻、或者车轮遇到冰路面将会发生何种状况等等可以利用虚拟样机来预测。
在ADAMS/Car中结合多刚体和控制的仿真可以模拟从主动悬架到ABS制动器等系统的试验来增加主动安全性。
通过同步调整机械、控制系统对车辆进行优化，可以大大缩短设计周期。
碰撞中阶段一旦碰撞不可避免，气囊展开和座椅安全带的预张紧就成为减小伤害的关键因素，虚拟产品开发能够对这些系统进行优化。
气囊展开可以利用SimOffice中的MSC Dytran，安全带约束系统的力可以利用多体仿真分析软件。
在样车建造和法规试验之前进行虚拟试验可以大大地降低开发费用。
法规试验中车辆各种性能可以用SimOffice中提供的有限元方法来进行精确地预测和研究。
碰撞仿真流程通常需要大量人力，管理仿真产生的海量数据也是一个挑战。
模型组装、质量检查、定义工况、报告准备等方面如果引入流程自动化和数据管理则可以节省大量的人力。
MSC.Software是领先的流程管理和自动化工具供应商，其产品MSC SOFY 和MSC SimManager 都提供了汽车碰撞流程自动化的环境。
将工作流程确定下来并进行客户化配置后，软件工具可以自动地生成代码来指导用户完成工作流程。
例如，德国宝马(BMW)公司利用MSC SimManager建立碰撞仿真自动化流程，管理海量仿真数据，并且可以和供应商合作，使供应商可以上载各自相关的部件。
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试论汽车开发中的虚拟产品开发技术
随着汽车开发技术的不断发展，虚拟产品开发技术已经得到了汽车企业的广泛应用，虚拟产品开发技术缩短了汽车开发所用的时间，而且从整体上提高了汽车的设计水准，随着汽车行业的竞争越来越激烈，虚拟产品开发技术还可能满足人们个性化的要求。
文章将讨论分析虚拟产品开发技术。
标签：汽车开发；虚拟产品开发技术；个性化需求
虚拟产品开发技术在得到众多汽车企业重视和应用的同时，人们也开始探索虚拟产品开发技术能否进一步取得实质性突破，即随着虚拟产品开发技术不断的发展，当虚拟产品开发技术发展一定水平时，顾客能不能直接参与汽车的设计，来满足一些个性化的需求；如今的实物试驗能否被数字化试验代替。
1 虚拟产品开发技术的功能特点
虚拟产品开发技术能够把所要研究的事物放置在虚拟环境当中，虚拟环境根据人们的控制和指示把产品的构思从三个维度上向人们展示产品的效果，通过不同的操控，设计人员能够收集到较为全面的信息和数据，根据这些数据和信息，设计人员可以发现产品的优劣势，虽然虚拟产品开发系统的研发一般成本都比较大，但是投入使用之后，能够帮助企业节约成本，而且也能够保证测试结果的精确性。
虚拟产品开发技术的功能特点可以归纳为如下几点：一是虚拟产品开发系统可以帮助设计师进行直观的观察和感受，并且客户也可以参与到这个过程当中去；二是在试验过程中，人可以直接参与试验；三是虚拟设计环境能够提高企业的生产和维修效率；四是虚拟设计过程能够节省产品或样件的使用；五是汽车企业能够在虚拟系统中检验虚拟产品，帮助设计师进行完善和改进。
2 汽车中的虚拟产品开发技术
2.1 虚拟油泥建模
传统的建模方式主要依赖于计算机辅助造型或计算机辅助工业设计系统，这种建模方式下，人们能够触碰和感受到的只有鼠标和键盘等，不能给人们丰富的视觉或触觉上的体验。
很多设计师都认为计算机辅助造型或计算机辅助工业设计系统虽然能够帮助设计师或其他工作人员进行后期的修改、计算和细化，但是计算机辅助造型或计算机辅助工业设计系统在初始的设计阶段，不能很好地激发设计者的创作灵感。
虚拟油泥建模能够在初期设计阶段帮助设计师找到创作灵感，同时虚拟油泥建模能够让设计师亲身进行刮、削、扫等工作，能够给设计师们丰富的触觉感受，而且设计师们能够直接看到效果，所以虚拟油泥建模方式得到了很多设计师的青睐。
2.2 虚拟概念车的总体评价
在完全利用计算机进行汽车的设计时，利用计算机设计图像评价设计的好坏具有两个方面的缺陷：一方面，在图像上的汽车虽然是按照比例进行设计的，但是与汽车的真实尺寸并不相同，有时不能够让人们正确的感受出汽车的大小，按照这样的设计生产出来的汽车很可能不符合人们需求；另一方面，图像中的汽车不能让人们直观地感受到汽车的特点和魅力。
而虚拟概念车则能够较好地解决这两个问题，在虚拟系统中，虚拟汽车能够让人们看到汽车的动态效果，进而做出更加科学的评价。
2.3 汽车车身室内的虚拟人体工程学设计、评价
随着汽车的普及程度越来越高，人们越来越懂车，而且更加重视驾驶员与乘员的舒适度，为了研究更加舒适的汽车，汽车车身室内的虚拟人体工程学设计能够更好地满足用户和汽车企业的一致需求，利用汽车车身室内的虚拟人体工程学设计能够结合人体对舒适度的需求以及习惯进行测度。
德国一名开发商开发出的人体工程学模型系统，可以客观地评价汽车车身的设计是否符合人们对舒适度的要求。
把人体工程学模型系统放入虚拟环境中，人们就可以通过控制一个虚拟人来完成车身人体工程学的测度，在试验过程中，人们可以任意选择姿势和视点，让这个虚拟人去完成，通过这种不同姿势和不同视点的试验，最终测试出汽车车身的人体工程学设计是否合理。
2.4 虚拟风洞技术
传统的风洞试验都是利用烟雾器帮助人们观察到车身在气体作用下的变化情况，在进行传统的风洞试验时，只把实车的四分之一放入试验场，模型与实车的大小不一样，所以试验不能完全模拟真实的情况，试验结果也就不是特别准确，加之人们不能靠近试验，所以这也造成了试验数据和结果的偏差。
虚拟风洞不仅展现了真实的发生环境，而且能够让用户感受模拟风洞的效果。
模拟风洞能够帮助设计师搜集不同方向的比较精准的试验数据，进而提高了分析结果的准确性。
2.5 汽车碰撞虚拟仿真
人们对于汽车的安全性能要求比较高，所以在过去为了检验汽车的抗碰击能力通常都是利用真实的新车进行撞击，然后根据撞击的结果进一步改善汽车的安全性能，这种测试方法不仅需要让新车进行撞击，成本高昂，而且这样的撞击不能够完全测试出汽车安全性能存在缺陷的地方，导致所作出的修改方案只是片面的改善汽车安全性能。
而模拟仿真系统能够让人们全面地分析汽车碰撞后的结果，找出改进方案，而且在经过模拟撞击之后不用浪费很多的新车，有减少了测试的成本。
2.6 汽车整车性能的虚拟仿真
传统的CAE在整车仿真应用中的主要缺陷是不能够利用数学模型来表达汽车在运行过程中的真实运行环境和复杂的驾驶员感受，但是汽车整车性能的模拟仿真能够解决CAE不缺陷，汽车整车性能的虚拟仿真系统能够让真实的驾驶人
员在虚拟的环境中仿真驾驶。
国际上的很多发达国家的汽车公司都进行过汽车整车性能的虚拟开发系统的研究，如美国通用汽车公司、德国BENZ公司、瑞典国家交通研究所等。
我国也已经建成了汽车整车性能模拟仿真系统，我国的汽车整车性能模拟仿真系统目前在世界上排名第二，该套系统包括了运动模拟系统、声响模拟系统、视景模拟系统、触感模拟系统、模拟舱以及中央控制台。
驾驶员在进行仿真驾驶时，汽车的运行状况由数学模型表达出来，而汽车的声响以及驾驶员的感受等都是由根据29个数学模型和告诉计算机实时展现。
3 结束语
汽车企业采用先进的虚拟开发技术不仅能够提高设计、生产和维修的效率，而且从某种程度上来说还降低了企业运行成本，目前已经研发出的模拟产品开发技术已经帮助汽车企业和一些用户成功地完成了对汽车产品功能、外形等方面的检验，在模拟产品开发技术领域，人们还应该继续进行研究和创新。
参考文献
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[2]潘军，蒋祖华，马登哲，等.虚拟产品开发关键技术的应用[J].上海交通大学学报，2003，37（1）：21-25.
[3]陈云，陈明.虚拟产品开发技术在汽车空调系统设计中的应用[J].机械设计与研究，2001（4）：63-64.。