虚拟样机技术的应用
虚拟样机技术在产品设计中的应用
虚拟样机技术在产品设计中的应用随着科技的不断发展，虚拟样机技术在产品设计中的应用越来越广泛。
虚拟样机是一种通过计算机模拟的方式，在产品开发之前构建产品的虚拟模型。
它可以模拟产品的外观、结构和性能，帮助设计师在产品开发的早期阶段发现和解决潜在问题，提高产品设计的效率和质量。
首先，虚拟样机技术可以帮助设计师实现快速迭代。
在传统的产品设计中，设计师通常需要制作多个实物样机来进行测试和改进。
这不仅花费时间和金钱，还增加了开发周期。
而借助虚拟样机技术，设计师可以在计算机上快速制作和修改产品的虚拟模型，通过模拟仿真测试，快速发现潜在问题并进行改进。
这样一来，设计师可以快速迭代，减少了试错的成本和时间，提高了产品开发的效率。
其次，虚拟样机技术可以帮助设计师优化产品的外观和人机交互。
在产品设计的过程中，外观和人机交互是至关重要的因素。
借助虚拟样机技术，设计师可以在计算机上进行虚拟的三维建模和渲染，模拟产品在不同环境和使用场景下的真实表现。
通过虚拟样机，设计师可以实现对产品外观的快速修改和优化，以及对用户体验的评估和改善。
这样一来，设计师可以更好地满足用户的需求，提高产品的竞争力。
此外，虚拟样机技术还可以帮助设计师评估产品的可制造性和可维护性。
在产品设计的早期阶段，如果设计师没有充分考虑到产品的制造和维护过程，可能会导致生产效率低下、成本增加或者后期维护困难等问题。
通过采用虚拟样机技术，设计师可以在计算机上模拟产品的制造和维护过程，评估产品在实际生产和使用中的可行性，并进行相应的改进。
这样一来，设计师可以提前解决潜在问题，降低产品的制造和维护成本，提高产品的可制造性和可维护性。
最后，虚拟样机技术还可以帮助设计师进行产品展示和宣传。
在产品的市场推广过程中，展示和宣传是至关重要的环节。
借助虚拟样机技术，设计师可以在计算机上通过渲染和动画技术，实现对产品的高逼真度展示。
这不仅可以提高产品的吸引力和竞争力，还可以降低产品推广的成本。
机械创新设计中的虚拟样机技术
机械创新设计中的虚拟样机技术引言：随着科技的快速发展，机械创新设计正朝着数字化、虚拟化的方向迅猛发展。
虚拟样机技术作为数字化设计的重要组成部分，可以帮助工程师和设计师在机械创新设计过程中降低成本、缩短时间，并提高产品的可靠性和可持续性。
本文将重点探讨机械创新设计中虚拟样机技术的应用以及对设计过程的影响和优势。
一、虚拟样机技术在机械创新设计中的应用虚拟样机技术是指利用计算机模拟和仿真的方法来生成机械产品的三维模型，并对其进行各种工程分析和测试，以验证设计的可行性和优化产品性能。
在机械创新设计中，虚拟样机技术可以应用于以下几个方面：1. 产品设计和结构优化：通过虚拟样机技术，设计师可以在计算机上创建产品的三维模型，并进行结构优化和功能分析。
这样可以避免传统样机制作过程中的材料浪费和时间消耗，同时提高设计的灵活性和可调性。
2. 工艺规划和生产模拟：虚拟样机技术可以模拟生产过程并进行工艺规划，帮助企业降低成本、提高效率。
通过模拟机械产品的装配、制造和运行过程，工程师可以识别潜在的问题并进行改进，提高产品的质量和可靠性。
3. 故障分析和诊断：虚拟样机技术可以在设计阶段模拟产品的故障情况，并通过分析和诊断来找出问题所在。
这样可以提前预防和解决故障，减少产品的维修和召回成本。
二、虚拟样机技术对机械创新设计过程的影响和优势虚拟样机技术在机械创新设计过程中具有以下几个优势：1. 提高设计效率：传统的样机制作需要大量的时间和资源，而虚拟样机技术可以在计算机上进行模拟和仿真，大大加快了设计的速度和效率。
设计师可以通过快速生成和修改三维模型，迅速得到最佳设计方案。
2. 降低设计成本：传统样机制作需要消耗大量的材料和人力，而虚拟样机技术可以减少这些成本。
设计师可以通过虚拟样机进行多次优化和测试，减少实际制作样机的次数和成本。
3. 提高产品质量：虚拟样机技术可以在设计阶段模拟产品使用过程中的各种场景和负载情况，进行各种分析和测试，从而提前发现和解决潜在问题，提高产品的质量和性能。
机械设计中虚拟样机技术的有效运用
【 ｂ ｔ ｃ］ ｉｕ ｌ ｒ ｏ ｐ ｅｈｏ ｇ ｎａ ｔ ｏｉ ａｕ ｃ ｒ ｇ ｍ ｃ ａｉ ｌ ａｕ ｃ ｒ ｇ ｓａｅｉ ｔ ｎｔ ｎ ｌ ｅ ｎｅｉ ｕｔ ｎ Ａ ｓｒ ｔ ｒ ａ ｐｏ ｔ ｅｔ ｎｌ ｙｉ ｕ ｍ ｂｌ ｍ ｎ ｆ ｔ ｉ ， ｅｈｎ ａ ｍ ｎ ｆ ｔ ｎ ， ｐ ｅｆ ｈ ａ ｏａ ｄｆ ｓ ｎ ｓ ｙａ ｄ ａ Ｖ ｔ ｔｙ ｃ ｏ ｏ ｅ ａｕｎ ｃ ａｕ ｉ ｌ ， ｉ ｅ ｄ ｒ ｇ
技 术 可 以省 去 制造 物 理 样 机 的成 本 ， 且 缩 Ｈ ＿期 ， 仅 降 了产 品 的投 入 资 金 ， 并 ｚ － 不 而且 性 能还 比 较优 越 。 因此 本 文 就针 对机 械 设 计 中虚 拟 样 机 技 术 的应 用展 开 讨论 。
【 关键词１ 机械设计 ； 虚拟样机
Ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｌ ｓ ｉｔｎｇ ｐ ｏ ｏ ｙ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆｅ ｃｅ ｔｙ ｃ ａ ｉａｌｄ ｓ ｇ ａ ｅｅ ｓ ｆｔｉ ｒ ｔ ｔ ｐ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｆ ｉ ｎ ｌ ｉ Ｐ ＥＮＧ Ｇｕａ － ｉ ｎｇ ｌｎ
ｆ ｎ ｕ ｒ ｖｎ ｅｔｅｎｗ ｗｎｉＦ ｎ Ｔ ｉｉｎｒｐｄ ｄ ｖｌｐｎ ｉｊ ｅ￣ｐ ｎ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｅ ｔ ｉｈ Ｋｅ Ａｎ ｉ Ｆ ｎ Ｔ ｉ ２ ２ ７ ） Ａ ｈ ｉ ｏｉｃ ｅ ｔ ． ｅ ｇ ａＸ ａ ａ ｉ— ｅ ｅ ｉｇｘｎｉ ｑ ｍｅ ｔ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｍａ ａｅ ｎ ｎｅ ＪＳ ｕ Ｈｕ ｅ ｇ ａ ３ １ ０ ｃ ｒ
如果确定 了零件模 型之间的各种连接关系 ．以及它们 的相对运 动 ． 么接下来就要 给模 型添加 驱动力 以及驱动转矩 ． 那 或者让模 型按 照设计师所 设定 的运动规律运动。例如上述蠕动泵传 动部件模 型中． 本例为凸轮轴子装配施加的驱动 ．促使凸轮轴按照一定的速度转动 ． 其可以用下式表达 ： 凸轮轴的角位移： ６ ｏ 时间 ． ３ ０× 完成上述步骤 以后 ， 蠕动泵传动部分 的虚拟样机就建立完成 了 ２１ ．． ４虚拟样机的仿真 完成 了上述工作后 ． 就能对机械系统 运动做仿真试验 ． 然后求取 运动的全部物理量 ． 包括位移量 、 速度 和加速 度以及作用力与反作用 力等等 ． 同时还能为后续的有 限元分析提供边界条件 ２虚 拟样 机 技 术在 机械 设 计 中的应 用 ． ２２ 限 元 分 析 ．有 ２１ ．建模 有 限元 法可以精准的分析 出各结构件 的动态特性 以及 结构 的强 ２１１ 立 三维 模 型 ． 建 ． 它最显著 的特点就是其通用性。对 于结构形状 以及边界条件都相 要 实现 虚 拟样 机 的 前 提 条 件 就 是 要 建 立 一 个 机 械 系统 的 三 维 实 度 ． 现在在机械设计中已经被广 体模 型 所有的仿真 实验都是建立在三维模型的基础上的 数 字化机 对 随意的力学问题都可 以通过它来 求解 ． 而对于虚拟样机技术来 说 ． 该计算方法的可靠性高 ， 因此也 械系统 的模型的建立是一个非常复杂 的过程 中． 工程师常为两个问题 泛的应用 所困扰 ， 一是诸 如齿轮 、 页等零 件的外形 比较 复杂 ． 是各种驱动 是 必 不 可 缺 的 工具 扇 二 ２３优化 ＿ 力、 运动 副等约束关系 比较复杂 ． 所以如果要建立一个复杂机械 系统 机模设计中的优化是常见的问题 ． 一般机械优化可以分 为以下 几 的虚拟样机 ． 比较专业的 Ｃ Ｄ软件进行 现在市场上有多种三维 就要 Ａ 在各种设计 条件都满足的前提下 ． 在所制定的变量变化的范围内， 的 Ｃ Ｄ软件 ． Ａ 这些软件 比二维 Ｃ Ｄ更具优势 ． Ａ 一般二维 Ｃ ＡＤ系统主 种 ： 标 要是取代手工绘 图所用 ．但是三维 Ｃ ＡＤ则更能对 产品的技术 以及诸 采用 自动选择来设 计变量 ．目 函数最大值可以利用分析 函数来求 取． 其借助于计算机 的计算 能力 ． 通过计算机来改变设计变量迭代求 如转动惯量以及质心位置等相关生产管理信息进行完整的表达 解． 以实现多次仿真 每经过 一次仿真试验都会对模 型的设计变量做 ２１２添加 约 束 ．． 部分的修改 ． 直到得出设定物理量最优解 为止 完成三维模型的建模后 ．为 了对物体 间发生 的相对 运动做出定 ２ ． ４控制 、 机械系统联合仿真 义， 那么就要用约束副将其进行连接。在 添加约束 副时要尽可能符合 在传统 的机械开发过程 中．机械系统 是独 立于控制 系统之外的 ． 实际 的约束情 况 现在多数 三维 Ｃ Ｄ软件都装有 运动， Ａ 动力学 的插 因此设计效 件． 这些插件可以实现约束关系 以及装配关系 的映射 ． 而将 虚拟装 其设计和测试都是相对独立 的。那么二者之间没有互动 ， 从 但是虚拟样机技术具备机构控制 一体化 的特 配过程和预约束添加过程进行统一 另外还有一种作法是先在 Ｃ Ｄ 果就会受到直接的影响 Ａ 其对机电进 行整体的设计 ． 那么诸如控制规 律是 否合理或者控制 中完成预装配 ． 再将其 导人 Ａ ＡＭ Ｄ Ｓ中 ． 该软件是 专业分析机械 系统 点 ． 控制和机械 系统的联合仿真设计思 运动， 动力学 的． 因此分析工作可 以更完备。下图为建成 的某蠕动泵传 品质的高低等问题就会迎刃而解 路 如下 ： 利用 Ａ ＡＭＳ等仿真软 件提供设计 目标 的三维模型 、 Ｄ 动力 以 动部件 的三维模型： 及 运动学 的模 型 ． 由 Ｍ Ｔ Ａ 再 Ａ Ｌ Ｂ等控制系统软件提供相应 的控制算 法 以及 电机模型 运动学仿真软件接受 到控制系统软件发送的控制命 令后 ． 就会利用虚拟位置传感器把各种物理量 向控制系统进行实进 反 馈． 从而形成完整的控制系统和机械 系统的联合仿真 。 ３ 总结 ． 虚拟样机技术是通过计算机技术建立起所设计的机横 的模 型． 再 借助相关的仿真软件对虚拟样机模 型做仿真实验分析 。 先将特定的约 束 以及驱动施 加到虚拟样机模型中 ． 从而使得该模拟系统可以处于一 个模拟的真实工作环境中 ．从而进行运动学以及动力学特性 的分析 麟 研究其在实际情况 中会 出现 的情 况 ， 并做出虚拟响应 ． 再根据 响应结 ２１ ．． 加 模 型 驱 动 ３施
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。
机械设计的数字化与虚拟样机技术
机械设计的数字化与虚拟样机技术随着科技的快速发展，机械设计领域也在经历着革命性的变化。
数字化与虚拟样机技术的应用，为机械设计提供了全新的思路和方法。
本文将探讨机械设计的数字化与虚拟样机技术，并分析其在实际应用中的优势和挑战。
一、数字化技术在机械设计中的应用随着计算机技术的不断进步，数字化技术在机械设计中得到了广泛应用。
传统的机械设计往往需要通过手绘图纸和物理模型来呈现设计方案，而数字化技术则可以实现全程电子化设计过程。
设计师可以利用CAD软件进行设计绘图，实现快速、精准的设计方案展示。
此外，数字化技术还可以应用于模拟仿真、数据分析等方面，帮助设计师更好地评估和改进设计方案。
二、虚拟样机技术在机械设计中的应用虚拟样机技术是近年来兴起的一种新型技术，通过构建虚拟的三维模型和仿真环境，实现对机械产品性能、结构等方面的模拟和评估。
虚拟样机技术可以帮助设计师在设计初期就进行全面的评估和验证，避免了传统样机制作中的种种不便和限制。
设计师可以在虚拟环境中对产品进行多方位的测试，发现并解决潜在的设计问题，从而提高设计效率和质量。
三、数字化与虚拟样机技术的优势数字化与虚拟样机技术的应用为机械设计带来了诸多优势。
首先，节约了设计时间和成本。
传统设计需要花费大量时间和成本在样机制作上，而数字化与虚拟样机技术可以在计算机上完成设计、仿真和评估，大大降低了制作实物样机的成本。
其次，提高了设计精度和效率。
数字化技术可以实现对设计方案的精准绘制和修改，虚拟样机技术则可以帮助设计师及早发现并解决问题，提高了设计的准确性和效率。
此外，数字化与虚拟样机技术还可以实现设计过程的可视化，便于设计师与团队成员之间的沟通和合作。
四、数字化与虚拟样机技术的挑战尽管数字化与虚拟样机技术带来了诸多优势，但在实际应用中仍然存在一些挑战。
首先，技术的复杂性。
数字化与虚拟样机技术需要设计师具备一定的计算机技能和专业知识，对于一些传统的设计师来说可能需要进行培训和学习。
浅析虚拟样机技术在机械工程设计中的有效应用
浅析虚拟样机技术在机械工程设计中的有效应用虚拟样机技术是指利用计算机软件和硬件环境，通过数学模拟仿真实现产品的设计和模拟测试的一种技术手段。
在机械工程设计中，虚拟样机技术可以极大地提高产品设计的效率和准确性，同时减少了实际样机制作和测试的成本和时间。
本文将从几个方面来分析虚拟样机技术在机械工程设计中的有效应用。
虚拟样机技术可以提高产品设计的效率。
传统的机械工程设计需要通过手工绘图来完成，不仅费时费力，而且容易出现错误。
而虚拟样机技术可以通过CAD软件进行设计，具有快速、精确、便捷的特点。
设计人员可以通过计算机软件进行三维建模和动画演示，直观地理解和评估所设计产品的性能和可行性。
并且可以在虚拟环境中对产品进行多次的修改和优化，大大提高了设计效率。
虚拟样机技术可以提供产品测试和性能验证的环境。
在机械工程设计中，产品的测试和性能验证是不可或缺的一环。
传统的测试方法需要大量的样机和测试设备，费时费力而且成本高昂。
而虚拟样机技术可以通过仿真模拟的方式对产品进行测试和性能验证。
设计人员可以通过虚拟环境对产品的运动学、动力学、结构强度等进行模拟分析和测试，从而预测产品的行为和性能。
这不仅减少了样机制作和测试的成本和时间，同时还可以提前发现和解决潜在的问题，避免了不必要的风险。
虚拟样机技术可以促进团队的协同设计和远程交流。
在传统的机械工程设计中，设计团队通常需要在同一个地点进行集中办公，沟通和合作的成本较高。
而虚拟样机技术可以通过互联网和网络平台实现远程协同设计和交流。
设计团队可以同时对虚拟样机进行设计和修改，并实时共享和评估设计结果。
这大大提高了设计团队的工作效率和沟通效果，降低了组织和管理的成本。
虚拟样机技术在机械工程设计中具有重要的应用价值。
它可以提高产品设计的效率和准确性，提供设计过程的可视化和交互性，提供产品测试和性能验证的环境，促进团队的协同设计和远程交流。
未来随着技术的进步和应用的推广，虚拟样机技术在机械工程设计中的应用将进一步扩大和深化。
航空航天产品设计中的虚拟样机模拟技术
航空航天产品设计中的虚拟样机模拟技术虚拟样机模拟技术在航空航天产品设计中的应用导语：航空航天领域一直以来都是科技创新的前沿领域之一。
而在产品设计过程中，虚拟样机模拟技术的应用不仅提高了效率，减少了成本，更为产品设计师提供了更多创造性的空间。
本文将探讨虚拟样机模拟技术在航空航天产品设计中的应用。
一、虚拟样机模拟技术的基本原理及特点虚拟样机模拟技术（Virtual Prototype Simulation Technology）是一种将虚拟现实技术与计算机辅助设计（CAD）相结合的应用技术。
通过对产品进行虚拟建模，进行逼真的物理仿真，实现对产品各方面性能的验证和分析。
相比传统的实体样机开发，虚拟样机模拟技术在以下几个方面有着独特的优势：1. 减少成本和时间：通过虚拟样机模拟技术，可以减少对实体样机的依赖，从而节约了开发过程中的资金和时间。
在产品设计的早期阶段，设计师可以通过虚拟样机模拟技术对产品进行多次迭代和修改，从而避免了实体样机的制造和调试所消耗的资源。
2. 提高设计质量：虚拟样机模拟技术可以虚拟呈现产品的形状、结构和工作方式，为设计师提供更加直观、准确的信息。
通过对虚拟样机进行模拟分析和测试，可以发现潜在的问题和不足，及时进行改进和优化，从而提高产品的设计质量。
3. 创新设计空间：虚拟样机模拟技术提供了一种无限制、可自由探索的设计空间。
在虚拟环境中，设计师可以进行多种方案的快速迭代和对比，发现和尝试新的设计理念。
这种创新空间为航空航天产品的设计师带来了更多的发挥创造力和思维的机会。
二、虚拟样机模拟技术在航空航天产品设计中的应用1. 飞行器气动布局设计：在飞行器的气动布局设计中，虚拟样机模拟技术可以对飞行器的气动特性进行模拟和分析。
通过对不同气动布局方案进行虚拟样机模拟，设计师可以评估不同方案的优劣，选择最佳的设计方向。
同时，虚拟样机模拟技术还可以通过分析飞行器的气动性能，指导优化飞行器的外形设计，降低气动阻力，提高飞行器的整体性能。
虚拟样机技术在机械设计中的应用与发展
虚拟样机技术在机械设计中的应用与发展随着科技的不断发展，虚拟样机技术已经在许多领域中得到了广泛的应用，尤其是在机械设计领域。
虚拟样机是一种通过计算机模拟和仿真的方式来提前对产品进行测试和验证的技术。
它可以有效地缩短产品开发周期，降低开发成本，并提高产品的质量和竞争力。
首先，虚拟样机技术在机械设计中的应用使得产品开发过程更加高效和精确。
传统的机械设计过程中，需要制造实际的样机来进行测试和验证。
而制作实际样机需要时间和成本，而且一旦样机出现问题，需要重新制作，这将浪费大量的时间和资源。
而虚拟样机技术则可以通过模拟和仿真来代替实际样机，提前发现和解决问题，从而避免了不必要的重复制作和测试环节，节约了时间和成本。
其次，虚拟样机技术可以提供更加全面和准确的设计分析。
在虚拟样机技术的应用中，可以使用各种仿真软件和工具来对产品进行力学分析、热传导分析、流体仿真等。
这些分析可以帮助工程师更好地理解产品的工作原理和性能特点，从而优化设计方案，提高产品的可靠性和性能。
虚拟样机技术还可以有效地支持产品的可视化和交互设计。
通过虚拟样机技术，设计师可以在计算机中创建一个全面的三维产品模型，用户可以通过交互式的方式对产品进行操作和体验。
这样可以让用户更好地理解产品的功能和使用方法，提前发现潜在的问题和不足之处，并对产品进行改进。
这种可视化和交互设计也使得设计师和用户之间的沟通更加便捷和直观，减少了误解和限制。
虚拟样机技术在机械设计中的应用并不仅仅局限于产品开发阶段，它还可以在产品的整个生命周期中发挥作用。
在产品的研发阶段，虚拟样机技术可以帮助工程师提前发现潜在的问题，优化设计方案。
在产品的制造和装配阶段，虚拟样机技术可以模拟和优化制造工艺和装配工序，提高生产效率和质量。
在产品的运营和维护阶段，虚拟样机技术可以对产品的运行状况进行监测和分析，及时发现故障和异常，提供相应的维修和保养建议。
虚拟样机技术在机械设计中的应用已经取得了一定的成就，但仍然有许多挑战和发展空间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
虚拟样机技术的应用
作者：王腊苗
来源：《山东工业技术》2015年第24期
摘要：机械制造业作为我国的传统工业，是我国工业发展的重要组成部分。
伴随着社会经济的腾飞发展，行业内部的竞争日益激烈。
新产品的开发设计技术作为竞争的核心内容，虚拟样机技术的产生，推动了新产品设计开发的速度，同时降低了设计成本，缩短了设计周期，提高了产品的市场竞争力[1]。
关键词：虚拟样机技术；仿真；发展
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.021
1 虚拟样机技术概述
虚拟样机技术是一种新产品设计技术，设计师可以利用CAD/CAE以及二次开发软件在计算机上建立产品机械系统的三维实体模型和力学模型，利用有限元分析、边界元分析、matlab 以及C语言等软件程序的综合应用模拟分析在真实环境下对机械产品进行运动学、动力学分析。
为物理样机提供有力的参数依据。
借助于这项技术，它能够反映新产品的各项特性，包括外观、功能以及运动学和动力学特性[1]。
虚拟样机技术对制造业产生了巨大冲击。
2 虚拟样机技术的发展现状
虚拟样机技术起源于上世纪80年代，最早应用在军事、航天部门[3]。
近年来，虚拟样机技术被应用到更广泛的领域，如汽车制造、飞机制造、印刷机制造、农业机械制造等。
美国、日本等国家先后在汽车、飞机、数字化机车、火星探测器、反铲装载机以及虚拟厨房设备系统中采用虚拟样机技术优化系统结构，成功的缩短了研发周期。
[1]在我国，辽宁工程技术大学、武汉理工大学、西北机电研究所、等在采煤机、掘进机和刨煤机的刚柔耦合模型、船用起重机、发射药协调器等的设计研发中运用了虚拟样机技术[4]。
虚拟样机技术在我国起步较晚，关键技术还在进一步拓展阶段
3 虚拟样机技术的特点
利用传统的设计方法设计新产品，首先要确立设计方案、分析机构原理，绘制机构原理图以及所有零件的零件图和总装图，确定加工技术和方案，制造物理样机进行运行试验，通过暴漏出的缺陷与弊端，提出改进方案，重新设计并制造物理样机，再试运行。
整个过程持续时间长，任务繁重，成本高。
虚拟样机技术在制造物理样机之前，通过模型的仿真分析，在计算机
虚拟环境下模拟产品运行的真实环境，观察机构各部分的运动，通过数字和图表显示系统缺陷，在虚拟样机三维模型中修改参数即可完成系统优化[2]。
与传统的新产品研发相比，虚拟样机技术具有很大的优势。
包括以下几个方面：（1）通过软件的仿真分析功能，在虚拟的环境中模拟产品运行的真实环境，为物理样机的制造提供参数依据。
（2）缩短了新产品的研发周期，降低研发成本，促使新产品尽早上市。
（3）通过部分参数的修改，便能达到系统的优化设计。
（4）与传统的仿真软件相比，应用领域更加广泛，对产品性能等的分析更加周全，有助于提高产品的质量[5]。
4 虚拟样机技术在机械设计中的应用
虚拟样机技术作为一种新兴的设计理念，使复杂的设计程序简单化。
本文以农业耕作机械小型旋耕机为例，阐述虚拟样机技术在机械设计领域的应用。
小型旋耕机的虚拟样机的建立主要要涉及Solidworks和Adams两个软件。
旋耕机的设计分为三维建模，动力学、运动学分析和优化设计三个阶段。
第一阶段，利用Solidworks初步建立旋耕机的结构原理简图（图3，其中1齿轮箱、2主梁、3传动箱、4刀轴、5右刀片、6左刀片、7左支架、8右支架、9右支架），绘制个零件的三维实体图（图4）[6]，并装配。
第二阶段，将文件另存为parasolid （.x_t）格式，导入边界元分析软件Adams中，定义材料属性、弹性模量、泊松比等参数，并添加不同的约束和驱动力，创建与旋耕机实际运行环境一致的虚拟环境，进行动力学分析。
第三阶段，通过仿真获取相关数据，评估旋耕机设计方案的优劣性，对存在的不足之处及时优化改进。
参考文献：
[1]熊光楞.虚拟样机技术[J].系统仿真学报，2001（01）.
[2]席俊杰.虚拟样机技术的发展及应用[J].制造业自动化，2006（11）.
[3]彭立彬.虚拟样机在防空武器研发中的应用[J].飞航导弹，2005（08）.
[4]徐蕾.浅谈虚拟样机技术应用与发展[J].科技创新与应用，2014（03）.
[5]祖旭.虚拟样机技术及其发展[J].农业机械学报，2004（02）.
[6]郑智荣，杨坚，梁忠山，周仕城，范雨杭，刘增汉.小型旋耕机虚拟样机模型建立[J].广西：农业机械化，2010（03）.
[7]王凯湛.虚拟样机技术在农业机械设计上的应用和发展[J].农机化研究，2008（04）.。