虚拟样机

摘要： 新技术环境下复杂产品对数字化设计质量的要求不断提升,需要进一步提高建模的质量和效率,解决复杂产品虚拟样机多学科模型的一体化信息集成问题,以实现复杂产品系统设计及优化。本文以航天制造领域广泛存在的复杂产品为对象,对元模型、建模方法以及多学科建模过程进行研究与分析,将多学科优化设计与元模型建模方法相结合,建立了复杂产品的虚拟样机元模型,并构建了元模型与学科元模型的转换关系,形成了虚拟样机多学科建模优化设计方案。

摘要： 履带板疲劳破坏是履带式装甲车辆在实际工况下主要的失效形式之一。本文建立履带式装甲车辆行走系统动力学仿真模型,通过有限元分析方法对已构建的履带板进行力学分析,并基于建立的不同等级路面模型,获得多种工况下的履带板随机载荷历程,得出履带板关键部位应力与载荷的关系,并应用统计分析方法获得关键部位随机载荷谱。根据疲劳损伤累积理论,对履带板进行疲劳寿命计算,获得不同可靠度下的履带板疲劳寿命,为履带板的可靠性设计提供参考。

摘要： 我国丘陵山地果园机械化水平较低,传统农机具悬挂方式配套机具换装效率低且不适用丘陵山地果园作业。本研究设计了一种基于果园履带式动力底盘的农机具快速换接装置,在分析整机工作原理的基础上,进行了部件设计和参数确定。确定快速换接装置由提升架与挂接架组成,对机具的提升与锁紧分别采用两套液压油缸作为动力。基于ANSYS Workbench软件对快速换接装置进行受力分析,提升架与挂接架最大位移变形量分别为0.06 mm和0.05 mm,最大等效应力分别为21.21 MPa和89.04 MPa。样机快速换接试验表明:快速换接装置单次挂接平均时间3.67 s,完成一次农机具换接时间不到40 s,挂接过程安全稳定,动力结合可靠;快速换接装置配套割草机田间作业稳定可靠,作业指标满足使用需求,可为丘陵山地农用多功能作业车辆的机具换接环节提供装备支持与研发参考。

摘要： 联合收获机的作业参数与作业性能密切相关,为了满足联合收获机作业性能的实时监测需求,设计了谷物状态监测装置采样盒及其减振器。采用动力学原理分析了联合收获机作业过程中阻流阀往复运动的“采样-卸样”动作特性;运用能量守恒原理建立了有约束条件的减振器保守系统动力学模型;利用多体动力学分析软件ADAMS建立了减振器动力学模型的虚拟样机并进行了求解,通过田间试验验证了该装置的可行性。对比无减振器作业情况,有减振器时谷物状态监测装置获取的图像中籽粒和杂质边缘清晰,图像质量更高;在同样的图像处理算法下,有减振器时破碎率监测结果精度提升了13.7%,监测精度达到了81.3%,含杂率监测结果精度提升了33.6%,精度达到了86.0%。

摘要： 为了在试验台上模拟列车实际运行时的振动环境,实现在室内测试车辆系统整体或零部件的振动响应,考虑将轨道几何不平顺在6自由度振动试验台上复现。结合轨道几何不平顺的特点及振动试验台的自身结构,研究了该试验台的运动控制方法以及在该试验台上复现轨道几何不平顺的方法;通过搭建试验台全尺寸虚拟样机模型,对实测的武广高速铁路不平顺信号进行了成功复现;在此基础上建立了某型整备状态下的列车转向架刚柔耦合动力学模型,以虚拟试验台复现的轨道几何不平顺为激励,模拟线路试验对转向架构架进行工作模态分析,最终得到,在该轨道不平顺激励下,该型转向架以速度为250 km/h运行时,会激发出转向架构架固有频率为18 Hz,67 Hz,85 Hz以及97 Hz对应的模态。

摘要： 为了对真空断路器进行优化设计,应用机械系统动力学自动分析软件ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems)根据断路器实物模型搭建了断路器虚拟样机模型,并对其进行了动态仿真,仿真与实验结果对比验证了模型的正确性。对仿真结果进行了动态特性分析,得到了动触头位移、速度曲线。同时提出了影响断路器样机分闸弹跳幅度的3种因素,即缓冲弹簧的刚度系数、分闸弹簧的预载荷和曲轴臂质量,研究了这三种因素对分闸弹跳幅度的影响。通过64次实验,给出了实验结果性能的评价方案,并得到其最优结果。最终优化模型将分闸结束时间从54.7 ms降到48.5 ms,时间缩短了11.33%;触头的弹跳幅度从1.254 mm降低到1.002 mm,降幅达到20.1%。

摘要： 为提高1 mL/r微型斜盘式柱塞泵额定转速,提升微型液压泵功率密度,运用专业软件ADAMS和AMESim分别建立该型液压泵的动力学模型和液压模型,并联合得到其虚拟样机液固耦合仿真模型。基于建立的虚拟样机仿真模型,分析工作转速、微型液压泵中心弹簧预紧力及配流盘遮盖角等不同参数匹配下对液压泵输出性能的影响。结果表明:针对排量1 mL/r微型斜盘式柱塞泵,预紧力与转速具有正相关性;适当的负遮盖角在减小稳态脉动的同时降低了泵的低速性能;在额定转速3 000 r/min下,预紧力为理论计算值1.1倍时性能最优,负遮盖角为0.5°时流量脉动最小。

摘要： 为解决飞机在道面湿滑状态下的着陆安全问题,以轮胎-水膜-道面有限元模型为基础,借助虚拟样机,将路面抗滑性能与抗滑失效风险评估相结合,定量评估飞机冲出跑道的风险.提出等效附着系数,绘制不同速度、不同水膜状态下的附着系数-滑移率三维曲面.最后以实际的2条跑道为例(长度分别为3600、3400 m),计算分析不同水膜状态下飞机冲出跑道的风险等级:当水膜厚度为零,即道面处于干燥状态时,2条跑道上飞机冲出跑道的风险等级为E,基本不存在冲出跑道的可能;当水膜厚度为3 mm时,2条跑道上飞机冲出跑道的可能性急剧上升,参考美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration,FAA)标准,此时的风险等级为B,但本文在计算飞机制动距离时,未曾考虑飞机的反推作用,因此计算结果总体而言是偏安全的.

摘要： 针对目前新疆地区穴盘苗移栽主要以人工取苗为主,机械栽植为辅,劳动强度大、移栽效率低等问题,设计了一种满足穴盘苗移栽农艺要求的4自由度取苗机械臂。采用D-H法建立了取苗机械臂的连杆坐标系和运动学方程,实现了机械臂运动学正解。运用ADAMS软件构建了取苗机械臂虚拟样机简化模型,并进行了虚拟样机仿真试验。试验结果表明:取苗机械臂运行平稳,动作灵活,机械臂系统具有较好的轨迹跟踪能力,取苗轨迹满足夹茎取苗作业要求。研究可为全自动移栽机取苗机械臂的设计提供参考。

摘要： 针对传统玉米收获机脱粒装置设计中试验复杂、研发周期长等问题,以及更好地评价其动力学特性,提出一种基于虚拟样机技术的玉米收获机脱粒装置设计方法.对脱粒装置进行方案设计,确定脱粒滚筒、传动元件等关键部件的相关参数;基于SolidWorks和ADAMS平台创建脱粒装置的虚拟样机模型,根据实际工况添加驱动和负载函数进行仿真分析,结果表明,负载力和力矩的冲击对输入端带轮转速影响小,输出端脱粒滚筒转速响应较快,系统稳定性好,传动效率高,动平衡满足标准要求;通过试验验证了虚拟样机的正确性,可为玉米收获机脱粒装置数字化设计与优化提供参考.

摘要： 近年来,关于数字孪生的研究方兴未艾,将数字孪生与固体火箭发动的测试相结合,体现出了巨大的研究价值与研究空间.数字孪生的价值,主要体现在与实物的伴生关系上,这种伴生关系的的紧密程度主要由虚拟样机模型的精确度决定,模型精确度越高,伴生关系越紧密,数字孪生的实际应用价值也就越高.因此,如何修正虚拟样机模型,使得模型与实物更加契合就显得尤为重要.BP神经网络(BP Neural Network)具有良好的非线性表达能力、容错性以及自学习自适应能力,本文使用BP神经网络进行固体火箭发动机的虚拟样机模型修正,最终网络误差为4.2％,修正后的模型产生的数据与实际数据具有较高的相似性.

摘要： 针对实装螺杆泵磨损试验的试验成本高、测试周期长等问题,本文建立了双螺杆泵的虚拟样机并进行仿真实验,计算了不同磨损量条件下,双螺杆泵物理磨损量与技术状态参数之间的关系;然后,利用虚拟样机对磨损后的螺杆泵工作性能进行了研究,分析了不同部位、不同磨损量大小对螺杆泵流量的影响,以及特定磨损量下螺杆泵出口压力和转速对泵容积效率的影响.

摘要： 某继电器多余物自动检测系统需要对质量较大的继电器进行检测,但该系统中的目前所用电动振动台无法满足要求,需要对其进行改进设计,因此对该系统所用电动振动台进行建模研究十分必要.为了解决大推力电动振动台反力系统反力特性非线性的问题,本文借助FLUX-ADAMS耦合计算技术建立起大推力电动振动台的机-电-磁耦合模型.该耦合模型包括:振动台电磁机构的非线性有限元模型;振动台反力系统的含柔性体的动力学模型;振动台碰撞部分的连续碰撞力模型.利用该虚拟样机模型验证大推力电动振动台设计方案是否可行,并制作实际样机,将仿真结果与实验结果进行对比,发现其吻合良好并且设计方案达到预期效果,证明了该方法研究用于设计大推力电动振动台设计的实用性.

摘要： 三缸发动机的结构特点使得其惯性力和力矩相对于四缸机难以平衡,其曲轴系的扭转振动更加难以控制,从而严重影响发动机运转过程中的NVH性能.为改善发动机曲轴系扭振及整机NVH性能,采用一维与三维多体系统仿真体系对某三缸发动机扭转振动进行了分析预测,并进行实验验证,而且对三缸机的扭振特性与扭转控制进行了深入解析与研究.结果显示,虚拟样机能够精确的复现发动机的实际工作状态,其曲轴系上采用的非承载式曲轴扭振减振器使该款发动机的扭振水平保持在一个比较优秀的水平.该计算体系为发动机正向开发虚拟样机阶段改善曲轴系扭振提供了建议与参考.

摘要： 为了科学合理地对旋转导向钻井工具进行研究开发,本文对旋转导向工具进行了虚拟样机设计与有限元分析.首先简述了旋转导向工具的组成结构和工作原理,结合其结构特征,阐述了利用SolidWorks软件平台对旋转导向工具进行3D参数化设计的原理和方法.利用SolidWorks自带的有限元插件COSMOSWorks,建立了便于模拟计算的旋转导向工具三维实体模型.对工具的主要部件芯轴进行了有限元计算分析,分析结果显示芯轴的结构设计合理,且有较大的强度储备.虚拟样机设计和有限元计算结果为进一步改进和优化旋转导向工具提供了理论依据.

摘要： 级间分离装置是多级飞行器的关键部件,需要完成两种截然不同的功能,分离装置设计的好坏不仅体现出结构与机构专业的设计水平,而且直接影响飞行任务的成败.本文针对某项目的级间分离装置开展了基于虚拟样机的设计与仿真分析,为分离装置的研制提供相关依据.

摘要： 鼓形齿式联轴器在传递动力的过程中起着承上启下的作用.由于使用过程中故障频率高,严重影响了传动系统的可靠性.由于利用传统方法很难确定其在运动过程中所承受的载荷,因此很难对联轴器进行故障机理分析.文中应用虚拟样机技术,建立了某传动系统中连接传动箱和主离合器的联轴器的虚拟样机,对连接件鼓形齿式联轴器进行了动力学仿真.对鼓形齿式联轴器补偿不同径向位移时所传递的转矩进行了比较,从摩擦学原理对其进行机理分析,为进行故障诊断和确认安装条件提供重要的参考数据,并且为鼓形齿式联轴器进行再设计和优化有很重要的意义.

摘要： 三缸机的结构特点使得其惯性力及力矩相对于四缸机更难平衡,从而极大的影响发动机NVH性能.本文采用结合有限元法(FEM)的多体系统仿真方法对某合资品牌三缸发动机进行平衡性及扭转振动分析.结果显示,虚拟样机能够很好的模拟发动机的实际工作状态,该计算方法能够为后期发动机的平衡设计及扭振优化提供准确的依据.

摘要： 为了提高储油罐抛放装置的快速性,本文在设计中采用了一套新型曲柄滑块式气动解锁机构,并采用ProE和ADAMS软件建立了储油罐抛放装置的虚拟样机,对其解锁过程和抛放过程进行动力学仿真.仿真结果表明:该抛放装置解锁快速,通过解锁方式原理性改进,实际抛放运动用时不超过3s,抛放时间缩短了十余倍.通过将模型数值计算结果与实验结果进行比较,仿真误差仅为4.4％,验证了虚拟样机模型、设计参数和仿真结果的正确性,为今后该装置的进一步优化设计提供了依据.

摘要： 基于多体系统动力学建模理论,应用仿真软件LMS Virtual.Lab Motion搭建了某安全二级电磁阀的虚拟样机模型,并对该模型进行了运动学仿真分析.分析了5种工况下(横摇、纵摇、横倾、纵倾、起伏)电磁阈的位移和加速度运动规律,模拟了电磁阀从关闭到开启和从开启到关闭各种工况下的运动状态.结果表明,该电磁阀在这5种工况下可以安全可靠工作,为电磁阀的设计提供了一定的依据.

摘要： 本发明公开了一种基于多体虚拟样机的运载火箭飞行仿真方法，首先将箭体结构动力学特性的有限元模型转化为结构模型文件，然后将箭体结构之外的动力学模块划分为计算机模块、硬件模块和环境模块三类；分类开发每一类的子模块，实现各子模块动力学性能的模拟；使用前处理工具完成各个子模块的输入参数配置，并实现仿真配置；开发集成构架模块，生成多体虚拟样机模型、实现仿真初始化的参数配置、根据调度配置次序调度管理所有子模块；最后通过多体求解器，调用集成构架模块，实现多体求解，并后处理展示。本发明通用性高、扩展能力强，明显提升了效率，可以适应多种运载火箭与导弹的系统动力学仿真。

摘要： 本发明公开了一种轨道交通车辆塞拉门的虚拟样机建立方法，将多软件相结合，实现刚柔耦合、机电联合仿真，建立轨道交通车辆塞拉门的虚拟样机，能够分析不同参数和工况下塞拉门的动力学特性和控制特性，以仿真结果为依据，进行塞拉门的优化设计，避免传统分析方法需要在实际样机完成后才能进行的缺点，直接通过计算机虚拟环境就可以定量、准确分析门系统的动力学性能，可大大降低开发成本、缩短开发周期，降低产品开发的风险，具有良好的应用前景。

摘要： 一种第一原理样机集成虚拟化试验验证方法，步骤如下：样机经过虚拟化过程映射到数据空间中，形成数据空间中的虚拟样机对象；对虚拟样机对象进行多体动力学演化计算，得到样机集成后的系统状态参量的虚拟化时间演化结果，通过比较该演化结果与设计预期状态的一致性，验证系统集成后运行状态的正确性。本发明给出了一个具有普适性的数学物理方法范式，多体问题被解耦成为大量的两体问题的叠加，能够广泛封装各类异构模型。

摘要： 本发明公开了一种基于虚拟样机的四索式抓斗，包括主架、活动架和角度爪，所述主架包括顶框和升降机构，所述升降机构安装在顶框的中部，且升降机构与顶框固定连接，所述活动架均匀的设置在顶框的外侧面上，且活动架与顶框转动连接，所述角度爪安装活动架的下端，且角度爪与活动架固定连接，保证使用者需要使用的时候可以稳定的通过顶框来与外部进行配合连接，同时方便使用者可以通过环形架来固定安装升降机构，保证升降机构可以在环形架中部稳定的安装和升降作业，同时通过在环形架外侧面上设置连接耳来保证活动架的稳定安装，当需要安装活动架的时候可以通过斜杆头部来安装在连接耳的中部。

摘要： 基于无人机与车辆虚拟样机的无人机动态回收方法，包括建立Simulink仿真环境，再根据车辆的机械结构特征的机械结构模型和无人机的机械结构，建立一个可以导入Simulink仿真环境的车辆的机械结构模型和无人机的机械结构模型，并将车辆的机械结构模型和无人机的机械结构导入Simulink仿真环境中；然后根据战场环境，建立一个可以导入Simulink仿真环境的战场环境模型，并将战场环境模型导入所述的Simulink仿真环境中。其目的在于提供一种可以实现任何实际作战环境中高机动地面车辆平稳回收无人机的功能，实现无人机伴飞地面车辆执行空地协同作战的基于无人机与车辆虚拟样机的无人机动态回收方法。

摘要： 本发明涉及建模技术领域，具体公开了自动机供输弹全过程虚拟样机建模方法，包括以下步骤：建立研究机构的三维实体模型和利用机械系统动力学仿真软件建立动力学仿真模型；其中：三维实体模型包括以下步骤：S1：样机模型建立和模型优化；S2：各个样机组成进行装配，装配完毕后进行冗余约束检查，去除冗余约束；S3：通过S2建立的模型，确定其拓补结构，建立虚拟样机，还要确立其力学关系；利用机械系统动力学仿真软件建立动力学仿真模型包括以下步骤：A1：采用机械系统动力学仿真软件ADAMS作为基本建模工具，采用ADAMS与Pro/E的专用接口模块Mech/Pro作为模型传递工具；A2:利用Mech/Pro模块，A3：在仿真软件ADAMS中进行调试和仿真；A4:结合S3输出动力学仿真分析。

摘要： 本发明属于挖掘机虚拟样机技术领域，具体公开了挖掘机虚拟样机的控制方法、装置和系统。控制方法包括获取挖掘机虚拟样机所处的子工况，根据子工况获得相应的先导信号；根据先导信号均为1，获取挖掘机虚拟样机的运行参数，并与运行参数相对应的阈值对照；其中，运行参数为多个；根据全部运行参数均满足相对应的阈值，将运行参数对应的先导信号均更改为0，并变更挖掘机虚拟样机所处的子工况。通过获取挖掘机虚拟样机的子工况，并根据子工况获得相应的先导信号，通过运行参数与对应的阈值对照，当运行参数均满足相对应的阈值时，将运行参数对应的先导信号均更改为0，并变更挖掘机虚拟样机所处的子工况，可以实现对挖掘机虚拟样机实时的控制。

摘要： 本发明公开了一种基于虚拟样机技术的多足运动仿真机器人及仿真方法，属于多足仿真机器人技术领域。本发明包括机器人主体，膝关节，髋关节，上肢体和下肢体，髋关节设置在机器人主体下方边缘处，上肢体的一端与髋关节连接，上肢体的另一端与膝关节连接，下肢体与膝关节连接；仿真方法包括以下步骤：步骤一：在三维建模软件中建立多足机器人的三维实体模型，并规划其运动轨迹；步骤二：处理模型数据，将建立的三维实体模型导入动力学仿真软件中进行搭建并加以分析；步骤三：对动力学仿真软件中的多足机器人进行运动学驱动，对多足机器人的运动轨迹进行仿真，并对仿真结果进行分析。该研究能缩短开发周期，增强性能，提高开发效率。

摘要： 一种基于Simscape Multibody的多足机器人虚拟样机运动控制仿真系统，它属于多足机器人运动控制技术领域。本发明解决了现有方法未将机器人的运动姿态，稳定性以及控制方法融合到对机器人运动系统的可靠性验证的问题。本发明建立包含模型导入模块、坐标系关系转换模块、关节转动模块、驱动与约束模块、步行足轨迹规划模块、运动学逆解模块和关节控制器模块的仿真模型，将机器人的运动姿态，稳定性以及控制方法融合到了对机器人运动系统的可靠性验证中，这样既能形象直观的观察多足机器人的三维运动状态，又能根据运动结果产生的位置和姿态数据验证机器人相关控制算法的可靠性。本发明可以应用于多足机器人虚拟样机运动控制仿真。

摘要： 本实用新型公开了一种虚拟样机物理手套孔框架，包括支撑架、与支撑架固定连接且相互平行的第一滑杆和第二滑杆、以及若干设置在第一滑杆和第二滑杆之间的手套孔单元，每一手套孔单元都包括：同时与第一滑杆和第二滑杆滑动连接的第三滑杆，第三滑杆上设置有第一滑块；同时与第一滑杆和第二滑杆滑动连接的第四滑杆，第四滑杆上设置有第二滑块；以及同时与第一滑块和第二滑块转动连接的手套孔组件。手套孔单元可在第一滑杆和第二滑杆上滑动，实现手套孔组件水平位置的调节，手套孔组件还可在第三滑杆和第四滑杆上滑动，实现其高度位置的调节，又可同时绕着第一滑块和第二滑块转动。根据实际使用的需要，可任意调整手套孔组件的放置位置和角度。