虛擬樣機(jī)技術(shù)培訓(xùn)課件

虛擬樣機(jī)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VIRTUALREALITY虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是多媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用后興起的更高層次的計(jì)算機(jī)技術(shù)，它利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及高分辨顯示技術(shù)，生成三維逼真的虛擬環(huán)境，用戶戴上特殊的頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備，或利用鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備，便可以進(jìn)入虛擬空間，成為虛擬環(huán)境的一員，進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，感知和操作虛擬世界中的各種對(duì)象，從而獲得身臨其境的感受和體會(huì)，達(dá)到真實(shí)體驗(yàn)和基于自然技能的人機(jī)交互。93國(guó)際會(huì)議上發(fā)表了一篇名為“VIRTUALREALITYSYSTEMANDAPPLICTION”的文章提出了VR技術(shù)的3I原則視頻1生活中常見的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)桌面級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等VR技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域特別廣泛教育、培訓(xùn)醫(yī)療還運(yùn)用于購(gòu)物、工業(yè)機(jī)器操作、汽車駕駛、工程制造………………視頻2虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用展望虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用有了很大的進(jìn)展,但是一些關(guān)鍵的技術(shù)障礙,還沒有被徹底克服。虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的價(jià)格還過(guò)于昂貴,虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用主要處在科學(xué)研究和某些商業(yè)領(lǐng)域。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,成本的降低,虛擬技術(shù)必定會(huì)走向?qū)嵱没?、平民化目錄虛擬樣機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生背景虛擬樣機(jī)技術(shù)概述虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究情況虛擬樣機(jī)技術(shù)發(fā)展的限制因素虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展一.虛擬樣機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生背景

1.1傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)流程另外,一些企業(yè)為了避免物理樣機(jī)試制的繁瑣以及費(fèi)用方面的問題而省略樣機(jī)測(cè)試這個(gè)環(huán)節(jié),或者偷工減料、敷衍了事,這勢(shì)必會(huì)降低產(chǎn)品的性能,甚至滿足不了設(shè)計(jì)的要求。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天,為了達(dá)到Time、Quality、Cost、Service和Environment的要求,我們必須以最短的時(shí)間、最好的質(zhì)量和最低的價(jià)格推出產(chǎn)品。誰(shuí)早推出產(chǎn)品,誰(shuí)就會(huì)占有市場(chǎng);誰(shuí)產(chǎn)品性能可靠、價(jià)格合理,誰(shuí)的產(chǎn)品就會(huì)受到用戶的親睞。那么,有沒有一種方法既可以減少樣機(jī)的試制,又可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試流程的需要呢?在這樣一種情況下,虛擬樣機(jī)代替物理樣機(jī)出現(xiàn),虛擬樣機(jī)技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生了。1.2虛擬樣機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)流程汽車碰撞試驗(yàn)具有最真實(shí)和直接的技術(shù)特點(diǎn)，因此試驗(yàn)結(jié)果也最具說(shuō)服力，是汽車新產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中必須進(jìn)行的試驗(yàn)，但是由于其試驗(yàn)費(fèi)用昂貴，所以往往難以實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)試驗(yàn)。這時(shí)候可以通過(guò)緩沖裝置的力學(xué)特征來(lái)模擬碰撞所需的減速度波形，以此來(lái)評(píng)價(jià)安裝在汽車上的各種安全附件的安全性汽車碰撞試驗(yàn)二.虛擬樣機(jī)技術(shù)概述

2.1虛擬樣機(jī)技術(shù)定義虛擬樣機(jī)技術(shù)是一門綜合多學(xué)科的技術(shù),它的核心部分是建立實(shí)體模型、力學(xué)模型、加之模擬分析，最終得到技術(shù)實(shí)現(xiàn)。目前，全世界的制造業(yè)企業(yè)都在努力轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化企業(yè)，德國(guó)主導(dǎo)的“工業(yè)4.0”和中國(guó)政府啟動(dòng)的“中國(guó)制造2025”國(guó)家規(guī)劃，其背后的共同使命就是在不斷變化的工業(yè)大環(huán)境和挑戰(zhàn)下保持競(jìng)爭(zhēng)力，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的必由之路便是工業(yè)數(shù)字化。2015中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)三.虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

1997年9月30日錢學(xué)森院士在致清華大學(xué)工程力學(xué)系的一封信中闡述了這樣的一個(gè)觀點(diǎn):隨著計(jì)算機(jī)能力的提高,用力學(xué)理論解決設(shè)計(jì)問題將成為主要途徑,而試驗(yàn)手段成為次要途徑。虛擬樣機(jī)技術(shù)主要應(yīng)用于3大方面重點(diǎn)機(jī)械投資項(xiàng)目、樣機(jī)引進(jìn)項(xiàng)目和國(guó)家骨干行業(yè)虛擬樣機(jī)技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家,如美國(guó)、德國(guó)、日本等已得到廣泛應(yīng)用,應(yīng)用領(lǐng)域從汽車制造業(yè)、工程機(jī)械、航空航天業(yè)、造船業(yè)、機(jī)械電子工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、通用機(jī)械到人機(jī)工程學(xué)、生物力學(xué)、醫(yī)學(xué)及工程咨詢等多方面。所涉及產(chǎn)品從龐大的卡車到照相機(jī)的快門,上天的火箭到輪船的錨鏈。在各領(lǐng)域,針對(duì)各種產(chǎn)品,虛擬樣機(jī)技術(shù)都為用戶節(jié)約開支、時(shí)間并提供滿意的設(shè)計(jì)方案3.1波音777777是世界第一款完全以電腦立體CAD繪圖技術(shù)設(shè)計(jì)的民用飛機(jī)，該技術(shù)又稱CATIA（Computer-aidedThree-dimensionalInteractiveApplication），整個(gè)設(shè)計(jì)工序中都沒有采用傳統(tǒng)繪圖紙方式，而是事先“建造”一架虛擬的777，讓工程師可以及早發(fā)現(xiàn)任何誤差，以確保機(jī)上成千上萬(wàn)的零件在被制成昂貴實(shí)物原型前，也能清楚計(jì)算安放的位置是否穩(wěn)妥，并減省了開發(fā)時(shí)間和成本，在原型機(jī)建造的時(shí)候各種主要部件一次性成功對(duì)接。3.2卡特彼勒公司美國(guó)卡特彼勒公司(NYSE:CAT）成立于1925年，卡特彼勒是世界上最大的土方工程機(jī)械和建筑機(jī)械的生產(chǎn)商，也是全世界柴油機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)用燃?xì)鉁u輪機(jī)的主要供應(yīng)商。公司產(chǎn)品：卡特彼勒挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、攤鋪機(jī)、銑刨機(jī)、穩(wěn)定土拌合機(jī)、非公路和采礦自卸卡車、壓實(shí)機(jī)等3.3美國(guó)迪爾公司（JohnDeere）

全球著名的農(nóng)機(jī)巨頭約翰迪爾(JohnDeere)是一家具有160多年歷史、并在世界農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的世界500強(qiáng)企業(yè),總部設(shè)在美國(guó)伊利諾伊州。迪爾公司也是全球柴油發(fā)動(dòng)機(jī)大型生產(chǎn)商之一。公司在建筑、森林、草坪和草皮培養(yǎng)等農(nóng)業(yè)設(shè)備生產(chǎn)方面占主導(dǎo)地位四.虛擬樣機(jī)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用在國(guó)內(nèi),虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用尚處于起步階段,主要是引用國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)。中航第一飛機(jī)研究院成功推出了國(guó)內(nèi)首架飛機(jī)全機(jī)規(guī)模電子樣機(jī)。863項(xiàng)目“月球表面探測(cè)機(jī)器人方案研究”則運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)構(gòu)造虛擬月球表面計(jì)算仿真環(huán)境,并對(duì)涉及到的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究,取得了很好的成果。虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究情況國(guó)外的虛擬樣機(jī)技術(shù)已走向商業(yè)化，目前比較有影響力的軟件有美國(guó)機(jī)械動(dòng)力學(xué)公司（MechanicalDynamicsInc1）的ADAMS（Automa-ticDynamicanalysisofMechanicalSystem）機(jī)械系統(tǒng)自動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析軟件，CADSI的DADS（DynamicAnalysisandDesignSystem）動(dòng)力學(xué)分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件，德國(guó)航天局的SIMPACK。其中美國(guó)機(jī)械動(dòng)力學(xué)公司的ADAMS占據(jù)了市場(chǎng)的50%以上國(guó)內(nèi)的企業(yè)在虛擬樣機(jī)技的應(yīng)用上，主要是集成現(xiàn)成的國(guó)外軟件，如PRO/E、ADAMS、MATLAB、ANSYS等。對(duì)國(guó)外軟件的依賴性強(qiáng)，單位投資大。有些單位采用對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有軟件進(jìn)行二次開發(fā)的方式，來(lái)滿足設(shè)計(jì)分析的需要。4.1ADAMS簡(jiǎn)介目前使用最廣的機(jī)械系統(tǒng)仿真分析軟件ADAMS軟件是集建模、求解、可視化技術(shù)于一體的虛擬樣機(jī)軟件,該軟件可以非常方便地對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,雖然其造型功能相對(duì)薄弱,但是可以應(yīng)用如Pro/e、UG、SolidWorks等建模軟件進(jìn)行機(jī)械的三維建模,然后以特定的文件格式輸出,再通過(guò)ADAMS與CAD的接口模塊,如AD-AMS/Exchange支持的IGES、STEP、DXF/DWG、Parasolid等圖形交換格式導(dǎo)入ADAMS中,進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,再基于AD-AMS作仿真和加工軌跡仿真分析。利用ADAMS對(duì)牛頭刨床機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析滑枕CD的位移、速度、加速度，變可知一周期中牛頭刨床的行程，速度，加速度特性4.2牛頭刨床的模型分析四.虛擬樣機(jī)技術(shù)發(fā)展的局限性1.虛擬樣機(jī)技術(shù)復(fù)雜應(yīng)用難度大2.限制虛擬樣機(jī)發(fā)展的因素3.虛擬樣機(jī)無(wú)法完全取代物理樣機(jī)4.1虛擬樣機(jī)技術(shù)復(fù)雜應(yīng)用難度大

虛擬樣機(jī)技術(shù)是對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、CAx技術(shù)、數(shù)學(xué)方法等多學(xué)科技術(shù)的綜合應(yīng)用，這對(duì)設(shè)計(jì)者提出了很高的要求。設(shè)計(jì)者如想要得心應(yīng)手的應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)就必須具有廣泛的知識(shí)面，尤其是對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、CAx技術(shù)、數(shù)學(xué)方法要非常熟悉，并能夠?qū)I(yè)領(lǐng)域的知識(shí)綜合到虛擬樣機(jī)中。產(chǎn)品的復(fù)雜性、各學(xué)科的難度，知識(shí)的綜合及設(shè)計(jì)者本身知識(shí)的不全面，給虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)相當(dāng)大的難度，任何知識(shí)的欠缺，都將影響虛擬結(jié)果的正確性。

4.2限制虛擬樣機(jī)發(fā)展的因素

有些技術(shù)本身的不成熟，方法的不完善，限制了虛擬樣機(jī)的發(fā)展。虛擬樣機(jī)技術(shù)是比較前沿的技術(shù)，其中應(yīng)用到的很多技術(shù)本身并不夠成熟，有些方法本也不完善。對(duì)于復(fù)雜的問題，無(wú)法得到精確的解，多是將誤差控制在允許的范圍內(nèi)。再如設(shè)計(jì)和分析軟件之間的數(shù)據(jù)交換存在信息丟失的問題。4.3虛擬樣機(jī)無(wú)法完全取代物理樣機(jī)

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行建模時(shí)，很難建立理想的、準(zhǔn)確的、完整的模型。由于模型的建立多有近似之處，尤其是是分析模型。即使是建立了精確的幾何模型，分析時(shí)受知識(shí)、技術(shù)的限制，常要對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，尤其是復(fù)雜系統(tǒng)模型。分析模型常是在忽略次要因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)化得到的近似模型，這些忽略掉的信息，對(duì)產(chǎn)品的性能的影響無(wú)法考慮進(jìn)去，影響分析的精度。因此得到的分析結(jié)果多是些近似的解，并不能百分百的反應(yīng)現(xiàn)實(shí)的情況。五.虛擬樣機(jī)技術(shù)的未來(lái)目前,虛擬樣機(jī)技術(shù)已成為一項(xiàng)相對(duì)成熟的產(chǎn)業(yè)技術(shù),它改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,提供了一個(gè)全新的研發(fā)模式。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益多樣化和個(gè)性化,低周期、低成本、高質(zhì)量以及靈活的市場(chǎng)反應(yīng)能力成為了競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的條件下,產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和性能以及生產(chǎn)成本同等重要。利用虛擬樣機(jī)技術(shù)用最短的時(shí)間、最少的成本、最好的質(zhì)量推出產(chǎn)品,必將受到企業(yè)和用戶的歡迎。虛擬樣機(jī)技術(shù)已在制造業(yè)中發(fā)揮了不可忽視的作用，虛擬樣機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)使其日益受到機(jī)械領(lǐng)域的重視，虛擬樣機(jī)技術(shù)的合理應(yīng)用，將大大提高我國(guó)的制造水平。我的心得謝謝大家高媛碩機(jī)械1629、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節(jié)，愿你生活像春天一樣陽(yáng)光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。4月-254月-25Tuesday,April22,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。15:58:3815:58:3815:584/22/20253:58:38PM11、夫?qū)W須志也，才須學(xué)也，非學(xué)無(wú)以廣才，非志無(wú)以成學(xué)。4月-2515:58:3815:58Apr-2522-Apr-2512、越是無(wú)能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。15:58:3815:58:3815:58Tuesday,April22,202513、志不立，天下無(wú)可成之事。4月-254月-2515:58:3815:58:38April22,202514、ThankyouverymuchfortakingmewithyouonthatsplendidoutingtoLondon.ItwasthefirsttimethatIhadseentheToweroranyoftheotherfamoussights.IfI'dgonealone,Icouldn'thaveseennearlyasmuch,becauseIwouldn'thaveknownmywayabout.。22四月