虛擬樣機技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

王江月

摘 要：隨著市場經(jīng)濟不斷的全球化發(fā)展，使得企業(yè)之間進入到激烈的企業(yè)競爭環(huán)境中，為了更好的提升自身的競爭實力，企業(yè)不斷的將產(chǎn)品的設(shè)計技術(shù)進行研發(fā)。虛擬樣機技術(shù)就是在這樣的背景中應(yīng)運而生。虛擬樣機技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用可以有效的提高了產(chǎn)品設(shè)計的效率降低了成本投入，促進了企業(yè)競爭力的提高。本文通過對虛擬樣機技術(shù)的了解，探究了其在機械產(chǎn)品設(shè)計中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬樣機技術(shù)；機械產(chǎn)品；設(shè)計；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.040

0 引言

虛擬樣機技術(shù)是一種基于計算機技術(shù)建立起來的仿真模擬技術(shù)，它可以通過相關(guān)的建模軟件進行產(chǎn)品設(shè)計的仿真設(shè)計。并通過相關(guān)的仿真模擬運行根據(jù)產(chǎn)品的不足進行完善改進，提高了產(chǎn)品的整體運行的穩(wěn)定性，使得產(chǎn)品在生產(chǎn)中具有很高的性能優(yōu)勢，提高了產(chǎn)品設(shè)計的效率降低了生產(chǎn)運行的成本投入。現(xiàn)階段這種技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于機械產(chǎn)品的設(shè)計中。

1 虛擬樣機技術(shù)

虛擬樣機的仿真技術(shù)就是在機械產(chǎn)品的設(shè)計中通過計算機技術(shù)與相關(guān)的仿真模擬系統(tǒng)構(gòu)建三維的仿真模型，并進行虛擬的仿真模擬實驗[1]。它不同于傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品設(shè)計，它是一種仿真模擬系統(tǒng)中并不實際存在的一種模型。在設(shè)計人員的操作中，可以進行仿真模擬實驗，幫助設(shè)計人員找出設(shè)計產(chǎn)品在運行中存在的一些問題，更好的將設(shè)計產(chǎn)品的缺陷進行改進。就是在設(shè)計人員不斷地進行仿真模擬運行中針對不足之處進行改進，最后將完善的虛擬樣機模型確定并投入生產(chǎn)，有效的提高了機械產(chǎn)品的設(shè)計效率。

2 虛擬樣機技術(shù)的特點

虛擬樣機技術(shù)不同于傳統(tǒng)的CAD/CAM/CAE等技術(shù)，傳統(tǒng)中的CAD/CAM/CAE等技術(shù)在對機械產(chǎn)品設(shè)計中注重的是機械產(chǎn)品中的某一部件，確保的是某一部件的運行質(zhì)量[2]。這樣的技術(shù)使得機械產(chǎn)品的零部件的質(zhì)量與性能良好，但是組合在一其并不能保證整體系統(tǒng)運行的穩(wěn)定。所以，為了更好的將零部件聯(lián)合在一起組成一個完善的整體系統(tǒng)，虛擬樣機技術(shù)應(yīng)運而生。有效的提高了整體系統(tǒng)間的運行性能。因此，基于CAD/CAM/CAE等技術(shù)而言，虛擬樣機技術(shù)具有三個主要的特點：一是虛擬樣機技術(shù)不僅僅是針對整體機械產(chǎn)品的設(shè)計和仿真模擬實驗，還可以面向單個的零部件進行質(zhì)量與性能的測試。二是在虛擬樣機技術(shù)在機械產(chǎn)品的設(shè)計中它模擬運行的是機械產(chǎn)品的整個運行過程，而不是某一期間的運行情況。三是面向整體系統(tǒng)測試的虛擬樣機技術(shù)在機械產(chǎn)品的設(shè)計中可以對機械產(chǎn)品的整體系統(tǒng)進行測試分析與評價。

3 虛擬樣機技術(shù)的優(yōu)點

虛擬樣機技術(shù)在機械產(chǎn)品中的應(yīng)用具有很大的應(yīng)用價值。通過虛擬樣機技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)C械產(chǎn)品的整體系統(tǒng)運行進行測試分析，并通過評估中通過不足之處進行有針對的改進，大大的提高了產(chǎn)品設(shè)計的效率，也提高了機械產(chǎn)品的應(yīng)用性能。并且，這種虛擬樣機技術(shù)在機械產(chǎn)品中的應(yīng)用極大的縮短了機械產(chǎn)品設(shè)計的時間，更好的降低了產(chǎn)品設(shè)計的成本投入，在機械產(chǎn)品設(shè)計的組織來說，一定程度的提高了其在經(jīng)濟市場中的競爭實力[3]。

4 虛擬樣機技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

4.1 包裝機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

包裝機械產(chǎn)品不同于其他類型的機械產(chǎn)品，具有很高的自動化特征。它要求機械產(chǎn)品在運行中不僅僅是機械的整體結(jié)構(gòu)，還需要對其控制性能以及運動、動力特征等方面聯(lián)系在一起，如果單靠傳統(tǒng)中的實體樣機進行無法保證生產(chǎn)的要求。虛擬樣機技術(shù)就很好的滿足了包裝機械在產(chǎn)品設(shè)計中的需求。通過計算機技術(shù)在仿真系統(tǒng)中進行包裝機械的模擬建模，并進行仿真運行，在運行的過程中通過仿真模型出現(xiàn)的運行故障或者是不足進行改進，更好的保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，提升了產(chǎn)品運行的性能，在生產(chǎn)中降低了成本的投入，更好的提高了產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)的效率。提升了包裝機械產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的競爭實力。

4.2 農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

（1）協(xié)同仿真技術(shù)。虛擬樣機技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的設(shè)計中不同于其他的機械產(chǎn)品設(shè)計，涉及到的元素也十分復(fù)雜。在其他領(lǐng)域的機械產(chǎn)品設(shè)計也許就是對機械產(chǎn)品本身的運行進行建模仿真測試，但是在農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的設(shè)計中需要協(xié)同仿真技術(shù)進行機械產(chǎn)品的仿真模擬測試，將各種仿真的工具結(jié)合在一起組成一個整體的系統(tǒng)進行仿真測試。比如拖拉機在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，當(dāng)運用虛擬樣機技術(shù)進行仿真模擬時就需要將其控制系統(tǒng)與機械系統(tǒng)組合在一起形成一個整體的系統(tǒng)進行仿真測試。

（2）多柔體融合仿真技術(shù)。多柔體融合的仿真技術(shù)主要是應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計中的一種虛擬樣機技術(shù)[4]。當(dāng)前在我國的多柔體融合的仿真技術(shù)還不是很完善，在農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域還仍舊是一個研發(fā)的重點。這是由于農(nóng)業(yè)中多存在多柔體的系統(tǒng)，不同于其他領(lǐng)域的機械產(chǎn)品設(shè)計，在動力學(xué)的角度對于多柔體系統(tǒng)的計算十分復(fù)雜。比如農(nóng)業(yè)中存在的玉米、水稻等農(nóng)作物被當(dāng)做多柔體系統(tǒng)建模時就存在一定的難度，如果在農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計例如收割機的虛擬樣機技術(shù)進行模擬建模并仿真測試時，如何通過農(nóng)作物的多柔體系統(tǒng)進行整體的建模仿真運行還需要在技術(shù)方面更加的完善。

5 結(jié)論

綜上所述，虛擬樣機技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用不僅可以確保了零部件間的性能質(zhì)量，更能提升了整體系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，更好的提升了機械產(chǎn)品設(shè)計的效率。虛擬樣機技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計的巨大應(yīng)用價值已經(jīng)使其成為機械產(chǎn)品設(shè)計中的重要技術(shù)手段。我們應(yīng)當(dāng)大力推行并完善這種技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，例如虛擬樣機技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計中的研發(fā)，更好的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品設(shè)計中，提高產(chǎn)品的設(shè)計效率，保證機械產(chǎn)品實際運行的穩(wěn)定性。使完善的虛擬樣機技術(shù)能夠更加的廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，為機械產(chǎn)品的設(shè)計做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1]盧建湘.虛擬樣機技術(shù)在機械設(shè)計過程中的應(yīng)用[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，12（17）：45-47.

[2]牛犇.虛擬樣機技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計上的應(yīng)用和發(fā)展初探[J].科技資訊，2013，04（31）：58+60.

[3]陳海霞，劉霞.虛擬樣機技術(shù)在數(shù)控機床設(shè)計中的應(yīng)用[J].機械制造與自動化，2011，06（03）：121-122+171.

[4]王娜，王益軒.虛擬樣機技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用[J].價值工程，2011，09（15）：39-41.