机械设计的数字化与虚拟样机技术
基于虚拟样机技术的机械课程设计平台的开发
基于虚拟样机技术的机械课程设计平台的开发摘要:基于网络的机械设计基础课程设计是采用网络技术和虚拟样机技术的课程设计指导平台,它具有实效性,互通性,直观性,快速性。
其典型的特点是建立完整的减速器虚拟样机模型,标示参数关系,进行装配结构分析,给学生以直观的感觉,便于理解掌握。
在圆柱齿轮减速器分阶段设计方法基础上,将设计步骤的文本与相应的三维实体模型整合以形成新颖的设计指导书,通过网络技术实现课程设计的远程服务。
关键词:齿轮减速器虚拟样机三维实体远程服务随着时代的发展CAD技术也不断的完善,对于先进工具的运用本可以保证我们课程设计质量的提高,然而结果却不是预期的那样理想,其原因是多方面的,指导设计的方法和手段是重要的环节。
21世纪是知识经济的时代,也是互连网的时代,网络同我们惜惜相关,对我们的学习和生活产生深远的影响。
因此,将网络技术,计算机辅助设计技术和机械设计理论与方法融合在一起,创建一个全新的课程设计指导平台,必将对提高课程设计的绘图质量和培养我们的设计能力起到积极的作用。
通过创建三维实体模型并结合二维视图及详细的注解,图文并貌,利于我们理解。
目前在国内外该项课题还处于开发阶段,该指导系统的建立必将极大的提高机械类学生的绘图能力,为其以后的发展打下坚实的基础。
1 网络平台的构建1.1 构建平台的关键技术Dreamweaver技术,它提供可视化编辑,能够快速、高效地创建和发布极具表现力和动感效果的网页,具备强大的站点管理特性。
它是目前最好的网页设计软件,支持两种主流浏览器,并且支持最新的网页设计技术,是非计算机专业人员编制课件的理想选择。
布局、框架式是网页设计中重要的定位技术。
利用它们可以将网页元素和如文本和图像等内容根据需要放在恰当的位置。
并且对站点进行规划,设计出合理的格局,层是网页内容的容器,利用层可以控制对象的位置和内容,可以实现网页对象的重叠和立体化特殊化效果[1],实现网页动画的交互。
虚拟样机技术在机械原理课程设计中的应用
中图分类号 ：Ｇ ２ ． ６２３
文献标识码 ：Ｂ
文章编号 ：１０－ １６（０９ １ Ｃ ０１一 １ ０９ ９６ ２０）０７（）一 １３ Ｏ
机械原理课程设计能够培养机械类专业学生创新能力，是学 静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度 、加速度和反作
生综合运用机械原理课程所学的理论知识解决实际问题 ，获得工 用力曲线。同学用户在仿真过程进行中或者当仿真完成后，都可 程技术实训的实践性教学环节。长期以来，各个学校来对 “ 机械 以观察主要的数据变化以及模型的运动。这些就像做实际的物理 原理 ”课程设计的教学内容与教学方法进行了不少的改革 ，取决 试验一样。Ａ ＭＳ ＤＡ 的仿真流程如 图２ 所示。
二、Ａ Ａ Ｓ Ｄ Ｍ ￣机械原理课程设计 中应用 机械原理课程设计的内容和步骤如图１ 所示。以机械运动方
案设计与解析法机构设计好机构后 ，可以用ＡＤ ＡＭＳ 进行三维运 动仿真验证机构设计的合理性。
机 械运 动方 案 设 计
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三 结束语 ：机械原理课程设计以机械运动方案设计与解析
法机构设计为主 ，用ＡＤＡＭｓ 进行三维运动仿真验证机构设计的 合理性。同学们可以对机构的静力学 、运动学和动力学进行分
了较好的效果。但在课程设计过程中对机械机构的方案进行对 比
分析或变参数分析存在很多局限性，这在一定程度上影响到这 门
课程 的教 学效 果 和学生 的学 习 积极 陛。
数字样机
虚拟样机 技术VP
数字物理 样机 （DMU）
功能虚拟 样机 （FVP）
虚拟工厂仿真 （VFS）
工业设计阶段：工业设计师，借用草图把数字化信息表达出来，并转变成三维模型继承 应用，保证其徒手勾勒的各种创意不会丢失。 工程设计阶段，机械设计师会将各种零件模型建造出来，确定都能正确地装配与安装； 电气工程师将设计电气系统与机械系统紧密结合，以保证其正常工作。 未来的数字样机将提供功能导向性技术，可以让工程师自动创立他们的模型和图纸，通 过数字样机技术提供的虚拟设计方式解决工程的设计问题。
数字样机（DMU） 对机械产品整机或具有独立功能的子系统的数字化描述： 1、反映了几何属性； 2、至少在某一领域反映了产品对象的功能和性能。 形成于产品的设计阶段，可应用于产品全生命周期，包括 ：工程设计、制造、装配、 检验、销售、使用、售后、回收能环节。
数字样机在功能上可实现产品干涉检查、运动分析、性能模拟、加工制造模拟、培训 宣传和维修规
虚拟样机技术
1 虚拟样机技术概述
3）虚拟样机技术就是在建立第一台物理样机之前， 设计师利用计算机技术建立机械系统的数学模型，进 行仿真分析并从图形方式显示该系统在真实工程条件 下的各种特性，从而修改并得到最优设计方案的技术。 4）虚拟样机是一种计算机模型，它能够反映实际 产品的特性，包括外观、空间关系以及运动学和动力 学特性。借助于这项技术，设计师可以在计算机上建 立机械系统模型，伴之以三维可视化处理，模拟在真 实环境下系统的运动和动力特性并根据仿真结果精简 和优化系统。
1 虚拟样机技术概述
虚拟样机技术是许多技 术的综合。它以多体系统运 动学与动力学建模理论及其 技术实现为核心，以仿真为 手段，各种CAX/DFX技术 为工具，它主要包括面向虚 拟样机的建模技术、基于虚 拟样机的仿真技术、针对虚 拟样机的管理技术、各类工 具的集成技术以及VR/人机 界面技术，其技术体系如图 2 所示。
1 虚拟样机技术概述
（2）国内外学者对虚拟样机技术的定义大同小异， 下面是几种有代表性的论述： 1）虚拟样机技术是将CAD建模技术、计算机支持 的协同工作(CSCW)技术、用户界面设计、基于知识的 推理技术、设计过程管理和文档化技术、虚拟现实技 术集成起来，形成一个基于计算机、桌面化的分布式 环境以支持产品设计过程中的并行工程方法 。 2）虚拟样机的概念与集成化产品和加工过程开发 (Integrated Product and Process Development,简称 IPPD)是分不开的。IPPD是一个管理过程，这个过程 将产品概念开发到生产支持的所有活动集成在一起， 对产品及其制造和支持过程进行优化，以满足性能和 费用目标。IPPD的核心是虚拟样机，而虚拟样机技术 必须依赖IPPD才能实现。
1 虚拟样机技术概述
农业机械的数字化技术研究
产周期 。满足变化莫测的市场需求。如虚 拟样机技术在畜牧机械设计 、
基于 Ａ ＤＡ ＭＳ 的莲藕切片虚拟样机建模与仿真 、基于 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ 三轴 卧式
秧盘育秧精准播种的穴孔同步对中装置及其控制 系统 ， 以及 基于力 控组 态软件 的温室监控系统均是农业机械协同设 计的样例 。
３ ） 虚 拟 现 实便 捷 了农 业机 械 设 计 与展 示 。
入蓬勃发展期 ， 经济 全球化 、 贸易 自由化和社会信息化倒逼我国农业现
代化 ， 现代农业机械 只有通 过信 息化的手段进一 步提高设计 水平 、 降低 生产成本 ， 才能在 激烈的市场竞 争中取 胜。 如何有效的农机产品开发周
如何完善农业机械 的售后 服务等 ， 这一系列的问题不断的拷问我国农业 的现代化进程 ， 信 息化 与数 字化是解决上述 的问题的有 效手 段。 通过信
息化与数字化 的手段可 以有效提高农业机械 的设计水平 ， 通过数字化设
备能有效 的调控农业机械 的精密 的制造 与加工 ， 通过企业信息化与数字
农业机 械的产品创新设 计涉及 到数据开采 、知识 发现及其 重用技 术 、知识的表达与组织 、知识数据库的开发 、基于知识的决策技术等 。
２ ０ １ ３年第 １ ８期
电子机械工程
农业机械 的数 字化技术研 究
一宋春 霞
数 字化 技术如 Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｅ ／ Ｃ Ａ Ｍ虚拟现 实设计等技术 的飞速发展深刻
的改变了农业机械 化设 计的格 局与模 式， 本文首先详 细梳理虚拟设计技
机械制造中的数字化设计与制造技术
机械制造中的数字化设计与制造技术第一章引言数字化技术是近年来各个行业都在努力推进的领域之一。
在机械制造行业中，数字化技术的进步已经引领了行业的变革，让制造业实现了智能化生产。
数字化设计与制造技术是在数字化技术的基础上实现的，它们可以提高机械制造企业的生产效率和产品质量，使企业在激烈的市场竞争中可以立于不败之地。
本文将阐述数字化设计与制造技术在机械制造行业的应用，并探讨其在未来的发展趋势与前景。
第二章数字化设计技术在机械制造中的应用数字化设计技术广泛应用于机械制造的各个环节之中，其中最重要的应用领域是计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）。
CAD技术是指采用计算机辅助软件完成各种机械产品的绘图、设计和仿真的技术。
CAD技术可以大幅度提高设计效率和精度，使得产品研发周期和成本得到很大程度的降低。
CAD技术的应用广泛，可以应用于机械零部件、模具、工装等各种产品的设计中。
CAM技术则是指采用计算机辅助软件实现机械产品加工的技术。
CAM技术可以将CAD技术图纸中的信息直接转换为机床程序，并传递给加工设备完成加工工作。
CAM技术可以提高加工精度和效率，缩短生产周期，降低人工成本，提高产品的质量稳定性。
CAM技术的应用范围比较广泛，可以应用于铣床、车床、钻床、激光加工等各种机械加工领域。
数字化设计技术的应用不仅可以提高生产效率，还可以实现更加精细化的产品设计和制造。
例如，数字化设计技术可以实现机器人的级联控制和路径规划，从而提高机器人的灵活性和精度。
数字化设计技术还可以实现多通道加工的控制，快速、高效地完成多种加工工艺的自动转换。
第三章数字化制造技术在机械制造中的应用数字化制造技术是机械制造行业中另一个重要的发展方向，它包括全数字化制造技术和数字化化智能制造技术两个方面。
全数字化制造技术是指生产线和工厂的数字化化，它可以将生产线和工厂中所有的物理实体数字化，以增强生产过程的灵活性、精确度和质量稳定性。
基于虚拟样机技术的机械产品设计与建模方法研究
行 星架是 机 械 的承载 构建 ， 如果 机 械的 行星架 设计 不 合理 ， 就 会 影 响到 整 个机 械 的 使用 。 同时 ， 行 星 架也 是 非 常复 杂 的 一
１ 什 么 是虚 拟 样机
所谓的虚拟样机 ， 指的是产品的多领域数字化模型的集合 体， 它包含了真实产品的所有特点 。运用这种技术 ， 可以对机 器 的零 件 进 行 模拟 制 造 ， 从 而 在设 计 阶段 提 高 产 品 的使 用性 能 和质量。
２ ． ２ 对产 品结构 件进 行分 析 和仿 真 在 对 机 械 产 品进 行 设 计 的过 程 当 中 ， 除 了必 须 要 考 虑设 计 中的运 动 以外 ， 还要考 虑 所设计 的零 件是 否 有一 定 的承 载能力 ， 或 者 强 度 和性 能 是 否符 合 要 求 。进 行 了建模 以后 ， 因 为 软件 有 个 比较 好 的接 口 ， 因此 可 以采 用 这种 软 件 对机 械 的各 个部 分 进行强度分析 ， 分析 的时候还要计算有限元 ， 这样才能够使设 计更 加的合理 。另外还要分析设计要求是否符合机械的使用要 求 ， 如果得 出的数据证明虚拟样机的一部分 不符合机械使用要 求 ， 那么 ， 就 只能 重 新 进 行修 改 。 同时 ， 这 也 是 一 个 系统 而 繁 杂 的过 程 。
２ 基于虚拟样机技术的机械产品设计与建模方法
２ ． １利用 Ｃ Ａ Ｄ软件 建模 仿真
在对 机 械 产 品 进行 设 计 的 时候 ， 必 须要 运用 一 系 列 的软 件 来 对 机 械 零 件 的设 计 尺寸 进 行 分析 ， 并 且 对 机械 零 件 开 始进 行
一
个一个的建 模。这样就可以得到一个三维的图片 ， 然后再对
浅谈虚拟样机技术(最新整理)
虚拟样机技术及应用（课程考试）题目: 浅谈虚拟样机和虚拟样机技术学生: 陈川 班级: 机制1001班 学号: 2010200626 指导教师: 王春光浅谈虚拟样机和虚拟样机技术一虚拟样机产生的背景进入21 世纪, 科学技术突飞猛进, 社会发展日新月异。
人们对个性化产品的需求越来越迫切, 对产品性能的要求也越来越高, 全球化经济已明显地呈现出买方市场的特点。
由于这一变化, 导致市场竞争日趋激烈, 而竞争的核心则主要体现在产品创新上, 体现在对客户的响应速度和响应品质上。
传统的物理样机在产品的创新开发中, 在开发周期、开发成本、产品品质等方面已越来越不能满足市场需求, 虚拟样机技术正是在这一市场需求的驱动下产生的。
传统的产品设计模式通常采取的是一种设计→制造→试验→改进→设计的串行设计模式，尽管在结构设计方面采用CAD、CAE等软件，但由于不同学科软件相对独立性，产品的性能指标往往是通过大量的试验来确定特征参数。
而且降低了产品的总体性能，使产品研发周期长、效率低。
如在传统的印刷机械设计工作过程中，都是由工程师先根据机器功能改进的需要，进行理论选型，然后计算结果，画出机械零件图、部件图和装配图，再交给车间进行试制。
待样品出来以后，对样品进行运转测试，把测试到的实际结果与设计前的理论构想进行比对，寻找差异产生的原因，再重新进行设计上的修改，直到样品满足改进的需要。
这种设计过程，需要的周期长，样品试制费用高，往往不能满足市场对新机器换代及时性的要求，带来了人力物力的巨大浪费。
为了改变这些现象，提高产品的性能，缩短生产周期，降低生产成本，各行各业都在不断地创新，开发新的技术。
这样通过不断地创新、改进，近年来终于找到了解决这些缺点的方法，并提出了虚拟样机技术。
二什么是虚拟样机虚拟样机是建立在计算机上的原型系统或子系统模型，它在一定程度上具有与物理样机相当的功能真实度。
虚拟样机是一种计算机模型，它能够反映实际产品的特性，包括外观、空间关系以及运动学和动力学特性。
虚拟样机技术及其在包装机械设计中的应用
可 能 的缩 短 产 品 开 发 周 期 、 高 产 品 质 量 和 降 低 产 品 提 成 本 ， 能 在 正 确 的 时 间 ， 最 好 的质 量 和 较 低 的 价 格 才 以
机 技 术 注 意 的 问题 。
关键 词 ： 拟样 机技 术 ； 真 ； 虚 仿 包装 机 械
中 图分 类 号 ： Ｂ ８ Ｔ ３ １９ Ｔ ４ ６； Ｐ ９ 、 文 献标识 码 ： Ａ
Ｖｉｔ ａ ｏ ｏ ｙ ｉ ｇ ａ ｄ Ｉ ｓＡｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｉ ａ ｋ ｇ ａ ｈ ｎ ｓｇ ｒｕ ｌ Ｐｒ ｔ ｔ ｐ ｎ ｎ ｔ ｐ ｉ ｔｏ ｎ Ｐ ｃ ａ ｅ Ｍ ｃ ｉ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ
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现代数字化设计在机械设计制造技术中的应用与发展
现代数字化设计在机械设计制造技术中的应用与发展现阶段，随着社会的发展，我国的机械行业的发展也有了前所未有的进步。
改革开放以来，我国进入了一个快速发展时期，农业、手工业以及中性工业都处于一个吸收外界知识、充实自我和飞速进步的阶段。
因此，我国国民经济与国家的总体实力不断稳步上升，而维持这样一个态势的必要条件就是科学技术的迅速发展。
标签：现代数字化设计;机械设计制造技术;应用与发展引言工业是我国国民经济的重要构成部分，在现代工业发展中，机械设计与制造是维持企业生产运营的基础。
因此，为适应现代工业对机械产品生产的各项要求，本文针对现代机械设计和机械制造相关技术的分析，对提高现代机械设计水平，保障机械产品制造质量，明确我国工业发展方向有着重大意义。
1现代机械设计相关概述设计是思维的变化和应用的过程，现代机械设计是在传统机械设计基础上，通过实践、类比分析，提高设计方案逻辑性、可操作性。
不同于传统机械设计，现代化机械设计具有系统性、创造性、综合性等特点。
在当前时期的信息化社会建设中，机械设计逐渐趋于智能化和模块化，所以在现代机械技术中，会应用更多计算机、网络技术，以完善机械产品功能。
同时，在现代机械设计中，机械产品在生产期间，相关人员会将产品功能划分在不同生产环节，以此确保产品功能的独立性，适应不同领域对机械产品的基本要求。
但是由于我国重工业起步较晚，机械设计本身就落后于其他國家，在部分机械产品手工设计内容中，设计人员思维会存在明显的固化问题。
这些问题严重影响着机械产品的使用质量，自改革开放后，设计人员将产品设计和现代生产、信息技术相结合，昀大程度提高着机械产品的设计水平，为我国工业发展、居民生活带来更多便利。
2现代数字化设计在机械设计制造技术中的发展当前机械设计制造技术正朝着虚拟化，智能化，简便化，数字化的方向发展，其中有很多设计技术在处于持续更新完善中，其现代数字设计在机械设计制造技术中的发展趋势主要体现在以下几个方面：（1）更加智能化。
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机械设计的数字化与虚拟样机技术数字化和虚拟样机技术在机械设计领域的应用正日益广泛。
数字化技术的发展使得机械设计更加高效、精确，同时虚拟样机技术的出现也大幅度降低了制造成本。
本文将从数字化与虚拟样机技术在机械设计中的应用以及其带来的优势两个方面进行探讨。
一、数字化技术在机械设计中的应用
1. 数字化建模
数字化技术可以通过三维建模软件将机械零件进行精确建模。
设计师可以在计算机上进行零件的虚拟组装和测试，避免了传统手绘设计所带来的误差。
数字化建模不仅提高了设计的精度，而且可以快速进行多次设计迭代，以实现更好的设计效果。
2. 数字化仿真
数字化仿真可以通过计算机模拟机械零部件的运动、变形等情况，帮助设计师预测设计的可行性和优化方向。
通过仿真分析，可以提前发现设计中的问题，并进行相应的改进。
数字化仿真能够加速设计周期，降低设计成本。
3. 数字化制造
数字化技术可以将机械设计中的数字模型直接传输到数控机床等制造设备中进行加工。
与传统制造方式相比，数字化制造可以减少中间
环节的干预，提高生产效率，降低错误率。
这种方式在批量生产时更加有效，并且可以实现定制化生产。
二、虚拟样机技术在机械设计中的应用
1. 功能验证
虚拟样机技术可以模拟机械零件在实际工作中的运行情况，通过虚拟样机的测试，设计师能够验证设计的可行性和性能表现。
这样可以避免在实际加工制造过程中出现问题，提高产品的质量和可靠性。
2. 多学科优化
虚拟样机技术可以实现多学科之间的集成优化，通过在虚拟环境中进行协同设计和综合分析，可以在不同学科之间找到最佳的平衡点，从而更好地满足设计要求。
这种综合优化可以提高设计效率，加速新产品的研发进程。
3. 虚拟演示
虚拟样机技术可以模拟机械产品在使用过程中的情况，通过虚拟演示，可以向潜在客户展示产品的功能、性能等特点。
这种方式可以减少实物样机的制作成本，同时也能够提前获得用户的反馈，以便进行相应的改进。
综上所述，数字化和虚拟样机技术在机械设计中的应用带来了许多优势。
数字化技术提高了设计的精度和效率，并加速了制造过程；虚拟样机技术通过模拟实际工作情况和用户体验，帮助设计师提前验证设计方案和提高产品质量。
随着技术的不断发展，数字化与虚拟样机
技术将在机械设计领域发挥更加重要的作用，为机械行业的发展带来新的机遇和挑战。