虚拟样机技术论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇虚拟样机技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

 

1 引言

《汽车设计》是车辆(汽车)工程专业或方向的一门专业核心课程，也是一门实践性非常强的课程。该课程任务是使学生学会分析和评价汽车及其各总成的结构和性能，合理选择结构方案及有关参数，并学到一些汽车主要零部件的设计和计算方法和总体设计的一般方法，为从事汽车技术工作打下良好的基础。然而《汽车设计》课程因为涉及内容广泛、概念众多、公式量大，因此采用传统的教学模式已经不能适应社会需求的发展[1]。目前我校汽车设计课程在教学中存在教学过于理论化，学生对于其理论知识的学习深度不够，知识难以接受理解。实践教学相对理论教学滞后，因此有必要对课程教学方法进行改革。

2教学方法改革

2.1多媒体演示教学

将多媒体教学课件引入到汽车设计理论教学中，具有以下几个优点：①图文并茂；它既能通过图形的讲解去理解结构的设计原理，又能通过文字对内容的归纳进行理论教学[2]。②信息量大、满足教学要求；枯燥的理论教学激发不了学生对课程内容的兴趣，通过课件可以引入很多实际设计中的知识从而增强学生的学习激情。③三维动画能清楚反映总成部件的相互运动情况，从而更好地加深学生对知识的理解。如手动变速器的设计教育论文，由于涉及众多齿轮的设计公式，教师很难讲授清楚，学生理解起来也很吃力。通过计算机课件，把变速器的设计过程通过动画直观展示，使学生形成清晰的感官认识，对正确理解和掌握知识点发挥了很大的作用，不仅顺利完成了难点教学，也使学生体验到科学的奥妙和技术的强大动力。④通过课件的声、图、文字、动画有机的融合，能激发学生的兴趣，使学生能够集中注意力进行听课，从而提高课堂教学质量的效果。

2.2 CAD/ CAE/ VPT等先进设计方法引入汽车设计教学中

随着计算机相关技术的发展,几何模型的设计从二维转向三维。在实现CAD/ CAE/ CAM 一体化的过程中,产品的设计、制造、检测全部实现无纸化,因此在汽车设计的教学中要与时俱进，将现代的设计手段、设计方法引入到汽车设计教学中[3-4]。

在汽车设计的教学中，对于传统部件的设计，可以采用CAD的设计方法进行教学,教学的重点可以通过使用三维设计软件进行汽车总成部件的设计。如图1所示，左图为变速器设计中所用设计公式的计算小软件，通过课程教学中的演示学生可以清楚地看出设计的步骤，根据计算后的结果引入CAD设计软件，最终形成右图所示的三维总成件，整个变速器的设计清楚可见，同时又通过先进的设计方法使学生掌握了现代汽车设计的相关方法论文格式范文。目前,机械CAD软件可以实现从概念设计、三维零部件建模到装配分析等各功能的设计。

图1 变速器设计实例

CAE设计方法的引入是汽车设计教学中又一个形象的方法。目前汽车制造企业在样机的制作、实验和性能评价过程中会充分利用计算机技术进行分析和仿真,这样无疑可以减少样机或试制品的制作次数。在三维模型组装完毕后,可将模型转化到仿真软件上进行动态仿真,模拟真实环境进行三维动态和碰撞等的分析,可以发现部件运动以后的问题,还可将关键部件或部位放在有限元分析软件中,对其在各种工况下的受力和变形进行分析,及时发现设计的薄弱环节,避免设计缺陷。CAE设计方法引入汽车设计课程教学中,不仅可以提高学生对课本理论知识的理解，更可以使企业实际需求与学生学习相结合，从而引导学生进行更加有针对性的学生。如图2所示，为转向节设计的CAE受力分析结果图，通过改组图片对比学生可以容易明白转向节在设计时应该考虑到三种特殊工况情况下的受力分析。

（a）车轮越过不平路面工况(b)紧急制动工况(c)侧滑工况

图2转向节设计实例

虚拟样机技术(VPT)就是在建筑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字化模型，进行仿真分析并以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化设计方案的技术。虚拟样机技术利用虚拟环境在可视化方面的优势以及可交互式探索虚拟物体的功能教育论文，对产品进行几何、功能、制造等许多方面交互的建模与分析。它在CAD模型的基础上，把虚拟技术与仿真方法相结合，为产品的研发提供了一个全新的设计方法。图3为引入VPT技术形成的车桥差速器仿真模型，通过该模型的运动仿真可以清楚地分析出部件在运动过程中的受力变化情况。

图3VPT设计实例

只有这样才能够提高学生的动手能力，增加学生对汽车设计理论的直接了解，有利于老师和学生之间的互动水平。

2.3 项目教学法引入到汽车设计教学工作中

项目教学法是一种以项目为导向，将理论与实际相结合的先进教学方法[5]。汽车设计课程因为所涉及实际性较强，教师在教学中可以设立相关小的项目。项目教学法便于用在汽车某个总成或部件的设计项目上,如转向器的设计、麦弗逊式独立悬架的性能计算、离合器膜片弹簧的优化设计等。通过项目教学进一步巩固学过的知识，强调学生的动手能力。

3．结束语

综上所述，通过对汽车设计课程教学方法的改进，按照新的教学改革思路，经过这几年的摸索，不断总结经验，初步取得了较好的成绩，学生对于汽车设计课程的教学测评已经连续2年获得优秀等级，达到了课程的培养目标。

参考文献：

[1]罗永健.汽车构造课程教学改革的探索与实践[J]广西大学学报(自然科学版),2002,(增刊):80 - 82.

[2]田国红,卫邵元,李刚.汽车构造课利用多媒体教学的探索与实践[J]辽宁工业大学学报(社会科学版),2008,10(2):121-122.

[3]段红杰,于善武．面向三维CAD/CAM技术的机械类专业教学改革的研究与实践[J]郑州航空工业管理学院学报(社会科学版):2007,26(5):125-127

[4]石良武,王建明．精品课程网络教学模式的研究[J]教育与现代化,2006，(2)：45-49．

篇（2）

中图分类号：G424.2文献标志码：B

0引言

虚拟样机技术以其高效率和低成本，在机械产品设计中得到越来越广泛的应用.通过对机械产品的虚拟样机建模和仿真分析，可以快速、准确地获取机械产品的性能，从而验证设计指标并评价设计结果[1].作为目前世界领先的机械系统动力学分析软件，Adams以其公认的优越性被越来越多的工程技术人员和科研人员所应用，在机械系统设计和分析领域发挥重要作用.

笔者多年来一直探索如何使学生在课程学习中了解和掌握Adams这一先进软件.在“机械原理”课程[2]的教学中，已有一些教师进行有益的探索——将Adams用于机构分析[3-6]，获得良好的效果.在“机械原理课程设计”课程中，有些教师也将Adams应用其中——学生在设计机构运动方案时，应用Adams对设计结果进行验证[7-9].这些尝试为“机械原理”课程注入新的教学内容和教学方法，加深学生对机构学知识的理解.但总体来看，这些尝试还停留在个别教师的教学改革试点层次，缺少Adams与课程内容融合的整体规划和实施方案.本文从本科生课程和研究生课程2个方面介绍北航在Adams教学中的一些尝试.

1Adams在本科生教学中的应用

机械原理课程的研究对象为机器和机构，如何在课堂上将机器和机构运动起来，成为提高学生学习兴趣和扎实掌握相关理论的关键.传统的教学方法只能依靠教师的讲解，将静止的机器和机构“动”起来，不直观；一些设计分析结果也无法实际展示和验证，在很大程度上影响学生对问题的理解和对知识的掌握；此外，虽然学生学习很多的经典理论，但在工作不会应用，导致理论与应用脱节.

为此，自2003年以来，北航机械原理教学团队以Adams为平台，将虚拟样机技术与课程的机构以及机构系统的分析与设计内容有机结合，不仅使静止的机构图形运动起来，提高学生的学习兴趣，增强对问题的深刻理解，而且使学生初步掌握虚拟样机这一先进技术，为持续、快速地进行机构创新设计与分析奠定基础.在课堂教学过程中，以教师为主导，通过虚拟样机的建立和仿真，对涉及的机构学问题给予直观、生动的诠释.学生则利用课余时间，通过上机练习来熟悉和掌握虚拟样机技术.

1.1课堂教学

3结束语

探索和总结本科生的“机械原理”课程与Adams有机结合的内容和实现方法，进一步探讨在研究生阶段开设针对学习Adams的“产品设计与虚拟样机”课程的教学内容、教学方法和教学成果等.在高校开展Adams的学习和应用教学，虽然取得一定的成果，但总体来看，仍处于探索阶段，希望通过同行的共同努力，在相关行业的支持下，不断地深入和推广下去.

参考文献：

[1]郭卫东. 虚拟样机技术与Adams应用实例教程[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社， 2008： 1-317.

[2]郭卫东. 机械原理[M]. 2版. 北京： 科学出版社， 2013： 1-285.

[3]赵韩， 田杰. 机械基础课程的改革与建设[M]. 安徽： 合肥工业大学出版社， 2005： 262-268.

[4]陈文家. Adams在机械原理课程教学中的应用[C]//中国机构与机器科学应用国际会议论文集. 上海：机械设计与研究， 2007： 263-268.

[5]王鸿云， 郑洋洋. Adams在机械原理课程教学中的应用[J]. 计算机光盘软件与应用， 2012（7）： 230-231.

WANG Hongyun， ZHENG Yangyang. Application of Adams in course of theory of machines and mechanism[J]. Comput CD Software & Applications， 2012（7）： 230-231.

[6]陶峰. Adams虚拟样机技术在机械原理课程教学中的应用[J]. 化工高等教育， 2005（2）： 103-104.

TAO Feng. Application of virtual prototyping technology Adams in course of theory of machines and mechanism[J]. Higher Education Chem Eng， 2005（2）： 103-104.

[7]黄小龙. 虚拟样机技术在“机械原理课程设计”教学中的应用[J]. 中国电力教育， 2013（4）： 102-104.

HUANG Xiaolong. Application of virtual prototyping technology in design course of theory of machines and mechanism[J]. China Electr Education， 2013（4）： 102-104.

[8]刘相权， 米洁. 基于Adams的机械原理课程设计教学研究[J]. 中国科技信息， 2012（24）： 188-189.

LIU Xiangquan， MI Jie. Teaching research on curriculum design of mechanical principles based on Adams[J]. China Sci & Technol Inform， 2012（24）： 188-189.

[9]朱玉. Pro/E和Adams在《机械原理课程设计》教学中的应用[J]. 江苏教育学院学报： 自然科学版， 2006， 23（4）： 112-114.

篇（3）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）51-0089-02

一、前言

随着科技的快速发展，世界经济已由原来的卖方市场转化为买方市场。现代企业要在激烈的市场竞争中占有一席之地，必须解决TQCSE难题，即以快速交货T（Time）、高质量Q（Quality）、低成本C（Cost）、优质服务S（Service）和保护环境E（Environment）来满足不同客户的需求，快速响应市场需求。

虚拟样机技术是20世纪80年展起来的现代设计方法，是以虚拟样机模型代替物理样机，在计算机模拟物理样机的运行。近年来，虚拟样机技术飞速发展，现已成为机械专业方向研究生以上层次人才的必修课程。用户可以利用ADAMS软件或使用其他三维软件建立虚拟样机模型后，导入ADAMS软件，通过添加各种约束、驱动或接触力进行动态仿真，模拟物理样机的运行。通过ADAMS强大的后处理功能生成各种曲线、动画等，进而了解设计的复杂机械运动性能，为物理样机的试制提供理论依据。在大学本科教学中开展ADAMS的教学工作，采用ADAMS多体动力学仿真软件对机械原理中各种机构进行三维运动仿真后验证机构设计的合理性，观察主要机构的运动轨迹、运动速度、加速度等数据变化情况，可以使学生更好地理解机械原理、机械设计中的相关机构运动原理，在进行毕业设计时，能运用ADAMS软件对其所设计的各种机构进行验证，培养和提高学生的设计分析能力，为毕业后能尽快适应专业技术工作打下良好的基础。

二、面向产业需求，开设专业导论课程

机械设计制造及其自动化专业是桂林理工大学机械工程与控制工程学院重点发展的优势和核心专业。每年大学新生入学时，都需要进行专业导论课程教育。为了将一些现代设计方法及理论传授给新生，面向装备制造业的发展需求，教师在讲授专业导论的相关内容时，会将历年学生所做的优秀仿真作品进行动画演示。为了进一步加深学生对虚拟样机技术的理解，相关教师还会组织学生参观桂林市内在虚拟仿真技术使用较多、较为成功的行业领头企业，如桂林大宇客车有限公司、桂林橡胶机械厂等大型企业。企业工程师会结合行业特点，将一些典型案例采用虚拟仿真技术进行现场演示，极大地激发学生学习虚拟样机的兴趣，为后续课程的学习打下良好的专业基础。

三、学习ADAMS动力学仿真软件，贯穿专业课程教学过程

我校机械专业在专业基础课的教学中，利用ADAMS软件三维建模技术、形象的动画展示功能以及强大的后处理功能，将机械原理课程中一些常用机构，如平面四杆机构、凸轮机构、齿轮机构的组成和运动情况进行动态仿真，弥补学生实践经验不足带来的问题。此外，学生在学习过程中还可以了解到现代设计方法高效、快捷的特点，并从中感受到ADAMS软件在机械系统设计中的魅力。以凸轮设计为例，教师讲授凸轮廓线的传统设计方法通常是图解法和解析法。传统的图解法作图过程烦琐、精度不高；解析法虽能获得很高精度，但须花费大量的时间与精力建立精确的数学模型及编制计算程序。显然，上述两种方法都存在难以实际操作的缺点，使得学生很难真正理解。通过ADAMS，则可以直接模拟凸轮的实际运动状态，设计简单、直观，还可以使凸轮运动起来。通过ADAMS的强大的后处理功能，可测量出从动件的运动规律与给定运动规律的拟合程度，图1是采用直接法设计凸轮的全过程。现代设计方法的引入，可让学生体会到先进设计技术的优越性，提高学生的学习积极性。

四、利用ADAMS搭建虚拟仿真实验平台

为加深学生对枯燥无味的理论知识的理解，提高学生的工程实践能力、动手能力和创新能力，实验教学活动提供了一个真实直观、可以动手操作的平台。工程技术人员利用虚拟仿真技术，可以在虚拟环境中模拟真实的机器运行，观测各构件的相互运动及受力情况，不断调整设计方案后进行仿真试验，对整个系统进行优化，直到获得较为满意的优化设计方案以后再投入人力和物力制造物理样机，从而大幅降低新产品的开发费用，提高产品开发效率及缩短产品的研发生产周期。为了进一步提高学生学习ADAMS的积极性，如在大学生科技竞赛、创新大赛、机器人大赛、学院组织的ADAMS大赛等一系列竞赛活动中，在指导教师的指导下，在计算机上利用ADAMS动力学仿真软件对机构的运动轨迹、速度变化规律、加速度变化规律及受力分析等做一个前期试验，并在虚拟试验的基础上对整个系统进行优化后再加工出物理样机进行相应的实验。利用ADAMS强大的后处理功能，将实验数据导入计算机中，与计算机仿真得到的结果进行对比分析，找出实验数据、理论数值和仿真结果之间的差距，改进虚拟样机模型或调整实验方案，并对一些优秀作品给予物质奖励。通过上述一系列活动，可加深学生对常用机械机构的构造和运动原理的掌握，提高分析问题和解决问题的能力。

五、熟练使用ADAMS仿真软件，提高毕业设计质量

毕业设计是学生即将结束大学学习生涯的最后在校学习环节，是对大学四年所学的基础知识、专业知识的一次全面检验。在毕业设计的过程中，学生将机械原理、机械设计、力学和数学等相关知识综合运用于设计过程中，经过毕I设计的磨炼，他们的工程实践能力、分析问题和解决问题的能力有了提高，学校的办学水平和人才的培养能力也得到了提升。毕业设计是学生即将走上新工作岗位的一个重要过渡。为了进一步提高学生使用ADAMS软件的能力，根据学生毕业设计课题选题实际情况，教师可在学生的毕业设计论文中增加ADAMS虚拟仿真分析技术，提升毕业论文的档次。

W生在开始进行毕业设计的初期，可在指导教师的指导下查阅相关文献，运用已掌握的相关专业知识，通过原理构思进行初步设计后，利用相关软件建立一个粗略的虚拟样机模型，利用ADAMS软件对方案进行动态仿真，将机构的运动轨迹、速度（角速度）、加速度（角加速度）或机构运动过程中所受的力（力矩）与理论计算值进行比较，通过对仿真结果和理论值的比较，找出问题的症结，对模型或理论分析进行修正，并再次进行仿真。之后，在仿真的基础上，对各设计参数进行优化并确定最终方案，最后采用三维CAD软件对模型进行进一步的细化，导出二维图纸。通过这样一个设计、仿真、分析的过程，较为真实地模拟了机械新产品开发的全过程，学生按照这个模式进行毕业设计，其设计能力和毕业设计质量可以有较大提高，为即将走上工作岗位打下良好基础。

六、结束语

虚拟样机技术在现代产品设计中不断地体现了优越性。为提升学生的工程实践能力和综合素质，通过专业导论课程教育、创新大赛、专业学习和毕业设计等一系列活动，可将ADAMS仿真技术融入系列的教学活动中，让学生在学习机械专业理论知识的同时，能熟练使用ADAMS软件解决一些具体工程实际问题。并在毕业设计过程中使用ADAMS模拟机械新产品开发的全过程，使学生的设计能力和毕业设计质量有了较大提高，增强就业核心竞争力。

参考文献：

[1]郭卫东.Adams的教学探索与实践[J].计算机辅助工程，2013，5，22（增刊1）：439-444.

[2]刘晓敏，赵云伟.ADAMS软件实践教学方法研究[J].高教学刊，2015，（16）：165-167.

Application of ADAMS in Practice-Teaching Reform of Mechanical Professional

SHEN Zhong-hua1，2，CHEN Jing1，2

篇（4）

文献标识码：A中图分类号：TH166文章编号：1009-2374（2016）05-0073-02

作者简介：伊纪斌（1994-），男，山东淄博人，山东理工大学国防教育学院学生，研究方向：机械设计

随着知识经济和工业制造的快速发展，现代化的市场要求产品生产厂商要以最快的速度、最优的品质、最短的研发时间、最低的成本消耗和最佳的服务来满足顾客的需求。传统设计一般是在图纸结合产品的特性和设计的具体要求进行的，在机械设计的过程中需要提前对设计中的设备装配的干扰因素的不确定进行考虑，但是产品在装配中的缺陷只有在产品开发的后期才能暴露出来或者在产品的试制阶段和装配中显现出来。如果设计的零件已经开始投入生产了，那么损失就更加严重了。产品的质量在传统的设计和制造方式上不能得到很好的保证，并且传统设计的工艺比较粗糙、开发的效率低、花费时间比较长、耗费的资金比较大。在变化速度快、持续性发展和不可预测性市场中难以适应。因此，企业的生产活动需要具备高度的柔性和快速的反应，与此同时信息技术的飞速发展保证了机械制造的先进性，信息化的使用对于现代机械工程设计十分重要。

1虚拟机械制造技术

以往传统的机械设计技术的设备条件比较差，设计技术性不强，传统的设计观念比较保守，设计的手段主要依靠的是粗略的计算和估算，主要是在较多的简化和静止化假设中完成机械工程的设计，传统设计具有较大的随意性，并且设计的关键过程还对设计者的经验和设计习惯具有很大的依赖性。设计的过程很难实现合理、高效和准确。但是在现代化虚拟设计的相关技术可以很好地实现设计经验依赖性强、设计过程静态性和设计理念随意性向现代化设计精确性、以数据知识工程和专家系统为保证的设计方式的发展，虚拟计算机技术需要对必要的信息进行检索、分析和收集。最终找出最优的设计方案和数值运算的方式，当然也会对CAD技术和人工智能技术、数据库技术等进行大量的应用。虚拟机械制造技术主要是在虚拟环境下对计算机的模型进行虚拟分析的一种计算机设计技术。该技术集成并综合应用了综合性的机械制造环境，主要包括了各种仿真、分析、应用等工具以及信息模型和控制工具等。虚拟制造需要经历的主要阶段有装配产品的概念设计、动态仿真、回收利用。依靠虚拟制造技术，机械设计人员不需要将所有的零件设备生产制造出来，可以通过对零件模型的建立，随后对零件进行虚拟装配，并对各零件部位之间的装配间隙进行干涉、对装配的状态实现检查，对零件设计中的错误及时发现，如果零件不符合设计要求，可以依靠计算机技术方便及时更改模型，最后形成新的零部件设计图和装配图，达到设计、装配和制造检验的协调。

2虚拟制造技术的关键

虚拟制造技术包含了许多方面，主要有设计技术的提出、产品制造过程的抽取、原模型的建立、集成基础结构、建模仿真等。下面就对虚拟制造技术中的关键技术进行详细的介绍：

2.1虚拟技术中的建模技术

虚拟指的是在系统中将现实制造系统映射到虚拟环境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、计算机化的抽象描述和表示。VMS建模的主要内容有生产模型建立、产品模型建立、工艺模型建立的信息化体系结构的建立。生产模型中有静态描述和动态描述两种。静态描述主要是关于对系统生产能力和生产特性。动态描述是在已经被得知的系统状态和需求的性质上对产品的整个过程进行全面的预测。在制造过程中我们将种种实体对象总的称之为产品模型。在产品的模型建立中需要对产品的明细、形状特征等方面进行描述。对于VMS而言，要实现产品实施过程的全部继承必须具备完整的产品模型。因此在虚拟制造中的产品模型不再是单一和静止的，它可以运用抽象的技术实现各种模型面貌的提取。工艺模型主要指的是在制造过程中对产品的工艺参数和关于产品功能的各种因素进行联系，最终实现对产品模型和生产模型之间相互作用的反映。

2.2虚拟制造技术中的仿真技术

仿真指的是通过计算机实现复杂现实系统的抽象化和简洁化最终形成的系统模型，并且在仿真的基础上对模型进行应用，最终得到相应的系统性性能分析。仿真主要以系统模型为主体的研究方法，它对实际的生产系统没有直接的干扰作用，并且仿真系统可以对计算机的计算能力进行应用，实现在短时间内完成在实际工作中需要很长时间的工作，有效缩短了生产决策的时间，最大化地避免了对人力、物力和资金的投入以及浪费。计算机技术还有很好的仿真修复功能，最大化地保证了方案的最优。仿真技术过程的主要步骤有系统研究、数据收集、系统模型建立、仿真算法的确定、仿真模型的计算、仿真模型的运行、结果的输出和分析。仿真在产品的制造过程主要被分为制造的仿真和加工的仿真。在系统产品的开发中主要涉及的是产品建模、设计交互行为仿真等。方便对设计结果的评价，及时进行反馈，降低产品设计中的错误。加工过程的仿真主要有切削、装配、检验及焊接、压力加工和铸造等。以上两种仿真过程是相对独立的，两者不能实现集成，而VM中应建立全面过程的统一仿真。

2.3虚拟制造中的虚拟现实技术

虚拟现实技术的目的是改善计算机的交互方式，提高计算机的可操作性，它是在对计算机图形系统和多种显示以及控制等接口设备的基础上，以交互的三维环境为人提供沉浸体验的技术。虚拟现实技术主要由图形系统和多种接口设备组成，使人在虚拟环境中感受到真实的沉浸感觉，交互性计算机系统是虚拟现实系统的基础。虚拟现实系统中有操作者、机器和人机接口。它帮助提升人和计算机间的和谐度，同时也是最有力的仿真工具。在VRS的作用下实现对真实世界的模拟。在用户交互输入以及输出修改虚拟环境的条件下，使人达到身临其境的沉浸感觉。VM的关键技术之一就是虚拟现实技术。

3机械虚拟样机技术介绍

虚拟样机技术在机械工程设计中被称作机械系统动态仿真技术，它是20世纪80年代在计算机技术的快速发展中发展起来的一种计算机辅助技术。在计算机建立样机模型后，对模型的多种动态性能进行具体的分析，最后对样机方案实现改进。用数字化模型代替物理性的样机。通过虚拟样机技术的作用，简化了机械产品的设计开发过程，有效缩短产品开发的时间，最大程度降低产品的开发成本和费用，实现产品质量和系统性能的提升，使设计产品实现最优化和最具创新性。综合以上优势，该技术一经出现就受到了众多工业发达和高等院校及设计和生产企业的重视，许多著名的产品开发设计者都对该技术进行了引入并运用在自身产品的开发中，并且取得了极好的经济和生产效益。在机械工程设计中应用仿真技术对零件进行设计、生产工序等方面的选用以及工艺参数、加工工艺、装配工艺等构件的运动性等均可以实现建模仿真。

4虚拟制造技术在机械工程中发挥的优势

4.1强大的通用性和分析处理复杂问题的能力

虚拟样机技术建立和发展的基础是分析力学和多体运动力学，该技术的关键是对复杂机械系统进行自动建模。因此，大多数的虚拟样机技术软件主要运用的是带约束乘子的微分代数混合方程。令每个构件都有六个自由度是它的核心，还要要求其对多余的自由度进行限制，实现其具有良好的通用性，达到适用性强的目的。与此同时，虚拟样机技术还对机械系统的详细环节进行考虑，具体指弹性、接触和摩擦等因素。

4.2为机械系统建模带来便利

传统的机械系统建模中要先建立运动分析，随后在运动分析的基础上进行动力分析，这中间需要许多的图形分析和公式推导。但是图形的分析和公式的推导过程往往比较复杂，并且错误率高。同样的建模过程中设计人员只需要将机械的构成方式和连接方法以及相应的物理参数实施输入，其后的建模和求解只需要计算来完成就可以了，极大地帮助设计人员承担了许多的设计难度。

4.3强大的后期处理能力

在传统的分析方法上通常得出的是大量的数据，数据的理解还要依靠丰富的经验和理论。但是运用虚拟样机计算软件为复杂性的数据提供了可视化技术，使得设计人员直观地看到机械设计的性能和运动效果。

5结语

虚拟制造技术实现了现代工程机械工程设计领域中的设计、试制等一系列过程的直观性。实现了在产品真正制造出来前，可以在虚拟的制造环境中生成产品的原型，更好地替代现实中的硬件产品，更方便地对设计产品的性能和可生产性进行评估，极大地缩短了产品的设计和生产周期，最大化地节约了产品开发的成本，保证产品的开发和设计可以适应市场的灵活性的变化。虚拟制造技术是现实技术和计算机仿真技术在机械制造中的综合应用。在现代化计算机虚拟设计技术的帮助下实现对众多产品的开发和设计，不仅不会造成实际物质的浪费，并且还能更直观地了解产品生产的具体情况，打开了机械制造和设计的全新局面。

参考文献

[1]李锐．虚拟制造技术在现代机械工程设计领域中的应用[J]．河南科技，2013，（13）．

[2]刘玲娣．浅谈虚拟制造技术在农机设计制造中的应用[J]．河北农机，2013，（2）．

[3]孙福臻，阎勤劳，单忠德，等．机械虚拟现实技术的应用与发展[J]．机械设计与制造，2010，（5）．

[4]郝虎．虚拟样机技术在采煤机械设计中的应用[J]．城市建设理论研究（电子版），2011，（25）．

篇（5）

    车辆模拟器具有工况设置方便、试验重复性好、安全性高等优点,在驾驶培训、车辆新产品的研究和开发、人—车—环境试验中有着重要作用,良好的车辆运动模拟技术是车辆模拟器质量的保障。本文以“车辆人—机—环境模拟器”项目为依托,围绕车辆模拟器运动模拟技术中三维虚拟道路建模、车辆动力学建模与仿真、动感模拟算法等展开研究。提出了随机激励路面轮廓三维高程数据生成方法;对Vortex车辆动力学建模特别是车辆悬架参数的设置进行阐述,并给出了车辆动力学仿真的实例;提出了基于六自由度平台杆长的模糊自适应动感模拟算法,最后建立了车辆动力学、动感模拟算法与六自由度平台虚拟样机组成的车辆模拟器开发综合仿真平台。 论文阐述了项目中车辆模拟器的组成及工作原理,阐述了模拟器运动感觉模拟的机制,对模拟器运动系统做了详细的介绍,为车辆模拟器运动模拟技术奠定基础。

    给出了车辆模拟器三维虚拟道路建模所需的路面轮廓数据和路形数据建模和生成方法,为车辆动力学仿真提供路面激励数据。利用路面不平度二维功率谱密度的表达式,通过二维傅里叶逆变换法得到了路面轮廓不平度三维路面高程数据生成方法,生成的高程数据的功率谱特性和各向同性特性均优于已有方法。推导了路面轮廓中包含的随机瞬态成分的空间位移特征与路面等级的关系,提出了三维空间内随机瞬态成分生成方法。根据道路路形特征给出了三维空间曲线道路建模方法,并采用线切割方法将道路与地形进行了融合。

    阐述了Vortex车辆动力学建模的方法和流程,针对Vortex车辆动力学参数化建模的特点,设置不同的悬架参数,进行车辆行驶平顺性和稳定性仿真,然后进行结果分析对比。对不同路面类型以及各种车辆运动的典型工况进行了动力学仿真,为动感模拟算法的设计和优化提供数据支持。 针对经典动感模拟算法参数不能在线实时调整而导致平台空间利用率低的问题,在经典动感模拟算法和基于平台单自由度约束的模糊自适应动感模拟算法的基础上,提出了基于平台杆长约束的模糊自适应动感模拟算法。

    首先解决了动感模拟算法中输入信号预处理、倾斜角速度限制环节处理以及自由度解耦等几个问题,然后提出了模糊自适应算法的原理与模糊自适应规则,并对几种动感模拟算法进行了仿真分析对比,结果显示基于平台杆长约束的模糊自适应动感模拟算法具有参数调节简单意义明确、调节作用平滑无冲击、不需要考虑多自由度之间耦合作用的优点,能充分利用平台的运动空间而提高动感模拟逼真度。

    建立了车辆动力学、动感模拟算法、六自由度平台虚拟样机的Vortex、Simulink、 ADAMS联合仿真系统。首先阐述了联合仿真系统的组成、原理及作用,然后建立了六自由度平台ADAMS虚拟样机模型,并将其与Simulink相联接。以动感模拟运动的可视化与数据监控以及蛇形试验专用动感模拟算法为例,对联合仿真系统的应用进行了举例说明。

篇（6）

中图分类号：U415.52+1 文献标识码：A 文章编号：

根据对目前压实度检测系统的研究，要实现振动压路机对压实度的实时检测技术一般需要利用压路机振动轮的某一动态响应值来间接反映路基压实度的变化。此次仿真研究的目的就是利用虚拟样机技术模拟垂直振动压路机的振动压实试验，测量振动轮在碾压代表不同压实度路基模型时的垂直振动加速度幅值，为建立路基压实度和振动轮加速度幅值之间的对应关系提供数据支持。

1 垂直振动压实技术的特点

（1）垂直振动压路机的振动轮在激振机构的带动下产生的垂直方向上的定向振动，对被压实材料不会产生水平方向上的干扰力。垂直振动压路机施工过程中不会在振动轮的行驶方向上产出拥土，道路的表面没有松散层和裂纹出现，因此避免了传统振动压实之后还需要使用静碾压路机进行碾压的施工环节，施工效率在同等条件下提高了 3 倍。

（2）垂直振动压实之后，得到的铺层材料压实度均匀，质量稳定，密封性好。垂直振动还能够确保沥青和骨料混合物具有更好的均匀性和良好的道路表面粗糙度。

（3）垂直振动压路机适用于各种压实材料及工况，广泛应用于砂土、土石填方、沥青混合料以及水泥混凝土的混合料，其作业时的击实能量沿道路的表面垂直向下传递，具有很小的道路表面波动，因此施工过程中对周围的环境影响较小，具有一定的环保意义。

2垂直振动压实仿真的理论分析

垂直振动压路机压实路基数学模型的建立是基于以下假设的：

（1）振动压路机的减振系统和随振的压实材料被认为是弹簧—阻尼单元，而且弹簧--阻尼认为是没有质量的；

（2）假设垂直振动压路机的振动轮和所有相关的机架均为刚性体，而且将它们看成是具有一定质量的集中质量块；

垂直振动压路机在高频低幅或者低频高幅下进行工作时，其它机械参数是不变的，只有路基材料的结构和物理性质发生变化，从振动轮垂直振动加速度的推导结果也可以看出压路机在工作时振动轮的垂直加速度和代表压实材料的刚度和阻尼有关。

振动轮在压实过程中的动力学响应与被压实材料的压实度有着紧密的联系，振动轮在垂直方向的振动加速度响应和压实材料的刚度正相关，与阻尼负相关。随着压实度的增加，代表压实材料的刚度增大，阻尼减小，因此垂直振动压路机振动轮的垂直振动加速度和压实度是正相关的，而且这种规律具有普遍性不因为被压实材料的改变而不同。因此，在ADAMS 利用虚拟样机模拟振动压实试验，以测量振动轮垂直振动加速度的基频幅值来反映压实材料的压实度是可行的。

3垂直振动压路机的压实仿真模拟

在垂直振动压路机的施工过程中，压实材料的物理特性是不断变化的，而在仿真环境下压实材料的这种变化是通过材料本构模型物理参数的改变来描述的。振动压实系统动力学模型中的刚度和阻尼只是压实材料的模拟参数，其数值是大都是通过经验来确定，不能通过土工试验来测定，在描述压实材料的物理性能上存在很多的不足。而在 ANSYS 中以本构模型为理论基础建立起的路基仿真模型更接近于路基真实的物理性能。

通过改变路基材料在不同压实度下本构模型中物理参数的值建立起同种路基材料的不同仿真模型，构成多组振动压实仿真模型模拟实际的振动压实试验。每一组模型完成一次仿真之后即可获得在不同压实度下的振动轮垂直振动加速度，通过幅频变换得到其在基频下的加速度幅值。垂直振动压路机的虚拟样机工作参数为振幅 2mm，激振频率为 29Hz，行走速度为 3km/s。某路基材料不同压实度下本构模型的基本物理参数如表 1 所示。

表1 路基材料的基本物理参数

利用 ADAMS/View 的后处理模块采集垂直振动压路机的虚拟样机在碾压压实度为67%的路基模型时振动轮的垂直振动加速度信号波形如图 1~图 2 所示。

图 1 碾压压实度为 67%的路基模型时振动轮垂直振动加速度信号

图 2振动轮垂直振动加速度信号的频谱图

从振动轮加速度信号的波形图可以看出：随着路基模型压实度的不断增加，振动轮的垂直振动加速度信号的幅值也在不断增大，这与理论分析和相关文献的论述是相符合的；从图 5-8 振动轮垂直振动加速度信号的频谱图可知读取振动轮振动的基频为 29Hz，这与振动轮的激振频率是一致的，说明 ADAMS/View的后处理模块能对虚拟振动压实的振动信号进行准确的采集，所建立的仿真系统也是可行的，采集的仿真数据具有一定的研究价值。

4 垂直振动压路机的路基压实状态分析

垂直振动压路机在代表不同压实度的路基模型上进行振动碾压时其振动轮将会有不同垂直振动加速度响应。表2为垂直振动压路机虚拟样机在碾压不同压实度路基模型时获取的振动轮垂直振动加速度信号在基频下的响应幅值。利用基频下振动轮垂直振动加速度的幅值对路基模型的压实度进行标定50，从而实现利用振动轮的动态响应来反推路基压实度的目的。

表2 不同压实度下振动轮垂直振动加速度的幅值

图6 为振动轮的垂直振动加速度和路基压实度之间的对应关系，振动轮垂直振动加速度在基频下的幅值和路基压实度之间通过数据拟合建立起的线性关系式为：

Y=2.617x-65.821；R2=0.9731 （1）

式中：y—路基压实度；x—振动轮垂直振动加速度幅值；R—相关系数。

这种检测方法实现了对路基压实度更全面的检测，能够更好的控制施工质量，随时发现被压实路段存在的缺陷，避免了人工检测工作量大和测点不足容易出现漏检的问题。

5结束语

论文实现了垂直振动压路机压实路基的仿真过程，测得了振动压路机的振动轮在碾压不同压实度的路基模型时在垂直方向上的振动加速度，并根据数学模型计算的结论建立起了振动轮垂直振动加速度和路基模型压实度之间的线性关系式，为建立振动轮动态响应和路基压实度之间的关系提供了一种仿真方法。

参考文献

篇（7）

一、引言

虚拟样机技术是一种在产品设计开发过程中，在计算机上建立产品的模型，进行仿真分析，预测产品的性能，进而改进产品设计、提高产品性能的新的设计方法[1]。

在虚拟制造的全过程中虚拟加工环境是比较重要的环节。虚拟加工环境是将切削刀具、数控机床等机械制造资源和工件以数字化的模式建立在计算机内，利用计算机图形学和计算机技术实现工件的加工过程虚拟仿真。因此，虚拟加工环境能够有效地提高产品研发进度，降低研发风险和成本。

在此我们对自行研制的数控沙发扶手三轴联动机床，用Visual C++ 6.0和OpenGL进行程序编制，实现对机床的运动学和动力学仿真分析。

二、仿真系统的总体结构

对一个虚拟加工环境而言，其必须与实际加工系统具有功能和行为的一致性。虚拟加工环境系统结构主要包括机床模型、工件模型、刀具模型、夹具模型、NC代码解析模块、加工过程仿真以及三维建模和数据库等模块组成，系统总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构

其中三维建模模块包括几何建模、行为建模和其他建模。加工过程仿真模块包括加工过程几何仿真和图形显示。NC代码解析模块用于对数控程序进行检验，并对数控加工过程仿真的动作和状态起控制作用。

三、系统实现的关键技术

（一）虚拟加工环境的几何建模

几何模型的表示是虚拟加工环境几何建模的关键，也就是说，要采用什么样的数据结构和方法来构成虚拟加工环境的结构。由于沙发扶手加工机床的几何模型是一个比较复杂的装配体，装配模型是几何模型的基础，同时，装配模型定义了各个部件之间的装配层次关系和相对位置，它反映了各个零部件间相互约束的关系。因此，模型的相应数据结构描述包括两方面的内容，一是用来存储机床零部件间的装配关系，二是描述各零部件几何模型的几何信息和拓扑信息[2]。

加工设备的几何模型是真实设备在虚拟环境中的映射，必须保证模型具有结构和功能的相似性[3]。机床由床身和各运动部件装配而成，是一个层次式的装配体，其组成部件的对象可分为两类：一类是具有运动特性的对象；另一类是静止对象。基于此可把机床分解为床身、工作台、夹具、毛坯、刀具、刀库等几个基本类。限于篇幅，以下仅给出床身类的类定义。

Class ChuSheng

{

public：

ChuSheng （）； //构造函数

ChuSheng （GLfloat x， GLfloat y， GLfloat z）； //重载构造函数

Protected：

Void ChseMaterial （）； //床身材质

Void ChseColor （）； //床身颜色

Void ChseList （）； //床身显示列表

}；

（二）虚拟加工环境图形显示技术

动态图形虚拟仿真需要很快的显示处理速度。但进行实时动态控制、消隐和光照等操作的数据运算量非常大，它们的计算速度是影响虚拟仿真图形显示速度最关键的因素。虚拟仿真数控加工沙发扶手过程的图形显示表现为动态显示木料的去除，工作台运动和刀具运动。由于每次切削过程，显示图形仅仅是工作台、刀具切削的局部和木料的位置产生了变化，因此在沙发扶手虚拟加工系统的软件编制过程中，应用了局部刷新技术。所谓局部刷新技术，主要思路就是确定模型几何信息发生变化的空间范围，仅对该范围内的模型的几何信息进行显示运算，在变化范围之外的模型信息并不参与运算。仅有在该范围内的显示图形发生改变，在该范围之外图形维持原来的状态。虚拟仿真沙发扶手的加工过程中，重新计算场景信息非常耗时，可将场景信息复制到OpenGL的缓存中，每次刷新显示画面前将场景信息复制回显示缓存，这样就显著提高了图形的显示效率。

（三） NC代码解析模块技术

由于在沙发扶手加工过程仿真中的虚拟机床不能执行数控代码，因此，需要经过解析模块来将数控程序转换成虚拟数控机床可识别和执行的程序，即实现NC程序检验和产生虚拟仿真驱动数据的功能。预处理负责对工件数控程序的语法与词法的识别。经过语法检验，如果存在语法错误，则进行相应的修改，然后按照修改后的数控程序更改数控数据结构中对应项。提取控制虚拟刀具、虚拟机床和木料相对运动的状态信息和相关动作，从而形成虚拟仿真加工沙发扶手的驱动文件，实现NC程序驱动的加工过程虚拟仿真。

在NC代码解析过程中，用来存储从NC代码中提取的影响工件和机床运动信息的数据结构非常重要，本文采用了如下的数据结构。

Typedef struct ShuKong

{

Int iGdai ； //G代码

Int iMdai； //M代码

Int iCXnum； //程序段

float fJinGei； //进给速度

float fDaoJuPo； //刀具位置

bool iZhuZhou； //主轴转向

int iZhuZhouSpeed； //主轴转速

Int iTdaoj； //刀具号

} ShuKong；

四、结论

本系统通过对输入的数控加工代码的图形验证，实现了数控加工过程的仿真且具有如下特点：

（1） 采用局部刷新技术，提高了图形的显示速度，实现了实时仿真的要求。

（2） 仿真时模拟加工环境、材料去除过程、木料几何体、刀具几何体及刀具路径，避免了因NC代码误差而导致的工件的报废、机床夹具、刀具损坏等问题。

（3） 在编译和检验NC代码的基础上，通过对夹具、刀具、工件和机床的图形显示，实现了实际切削加工沙发扶手过程的仿真。

此外，该系统可作为虚拟制造中的一个制造单元工具，实现产品的数字化生产，亦可用来培训数控编程人员。有关物理仿真中的工件材料缺陷、运动控制误差、工艺系统、相对振动等，还有待进一步研究，使本系统更加完善。

参考文献

篇（8）

[中图分类号]TK403 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2014）11-0079-02

排气歧管是车辆内燃机排气系统中的重要组成部分，对内燃机的动力性、经济性和排放均有影响。因此，在车辆维修时，它是很难检测到由于高的内燃机的排气背压内燃发动机功率发挥不足或内燃发动机不能正常工作。本论文针对内燃机排气管路中造成排气阻力的成因进行分析，为生产、安装提供结构优化，通过一些数据分析的排气管线的安装尺寸、方法和结构的优化，减少排气管线出现的反压现象引起的排气气体湍流，有效降低高内燃机排气背压的情况下，保证内燃机稳定工作。

一、研究对象

本文选用FB4105防爆柴油机的研究对象为排气歧管。FB4105防爆柴油机的主要技术参数有：转速2300r/min、净重350kg、防爆净功率40KW、总排量2.5L。

边界条件的排气系统数学模型包括：

（1）入口边界条件是：根据发动机排量和速度给定的入口速度V=12.06m/s，根据发动机废气排放温度给定入口温度600℃，根据给定的速度和湍流强度0.3MPa入口处入口结构的价值。

（2）出口边界条件：针对出口压力的条件下，假设出口压力是大气压力。

（3）壁面边界条件：壁面边界条件为无滑移速度边界条件。

二、虚拟样机模型

根据测绘数据，应用UG软件建立排气歧管的三维模型（图1：排气歧管三维模型），从三维模型图中抽取出气道三维图（图2：排气歧管气道三维模型）。

图1 FB4105排气歧管三维模型

图2 排气歧管气道三维模型

三、CAE有限元分析

CAE模块是3d应用UG软件中的一个有限元分析模块，从订单的产品、设计、开发，综合传统的经验设计和稳流试验台的试验和错误的方法，改进的虚拟开发。在虚拟环境下设计实现了虚拟样机开发的数字仿真方法的产品性能评价过程、优化和修正，从根本上改变了传统的设计思想，减少不必要的原型机生产，降低产品设计成本，缩短产品的设计周期。

UG高级仿真模块提供对许多行业标准解算器的无缝、透明支持，这样的解算器有NX Nastran、ANSYS等。如高级仿真模块使用该解算器来处理所有网格划分、边界条件和解法，还可以求解模型并直接在结算过程中查看结果。高级仿真模块除提供基本设计仿真中的功能外，还具有高级分析解算流程的其他功能：

（1）高级仿真有独特的数据结构。

（2）高级仿真有很强的网格划分功能。

（3）高级仿真有灵活的几何体设计方法。

（4）高级仿真中有NX传热解算器和NX流体解算器。

按照要求用UG软件打开排气歧管气道三维模型，点击高级仿真模块，新建FEM（Finite Element Modeling）模型，求解器为NX Thermal/Flow，分析类型为Coupled Thermal-Flow（耦合热流），材料赋予Air（空气），采用四面体网格进行划分，单元格选为5，共划分有41197个网格单元。图3为创建的排气歧管气道三维模型网格图。

图3 排气歧管气道三维模型网格图

四、CAE有限元计算结果及分析

按照内燃机的点火顺序（1缸―3缸―4缸―2缸），分别加载边界条件，对1缸、2缸、3缸和4缸的气道进行流体模拟分析，从结果可见，流道发生拐弯及弯曲的形状都会影响气流，从优化前的图5、图6、图7及图8上可以看出，每个排气工作时，对当前管到出口的拐弯处，有一块区域的气流产生的紊流现象很明显，壁面受气流的冲击也比较大;当前工作缸的气流对后面的气道没有产生影响，但是对前面的气道均产生了影响。

五、小结

从FB4105排气歧管的数值模拟和分析可以基本上满足光滑排气的要求，强烈的涡流区没有出现在管内，只有极少部分涡流现象在管道的弯曲处出现。为了提高通道的气流速度的均匀性，对原结构进行改善，将在管道弯曲处设计添加圆角。仿真结果表明，原来存在的湍流现象显著降低了，并且对排气气缸后面的气道也没有影响，气道形状设计更加科学合理。

篇（9）

随着计算机信息科学的飞速发展，尤其是本世纪在计算机图形学技术、高性能图形系统和虚拟现实方面的诞生了不少的研究成果，维修过程在获得实物样机或原型机之前就可以开始进行。产品设计和开发的模式也随之发生了变化。DELMIA、Jack等计算机辅助设计软件和技术的广泛应用，可以辅助设计人员完成包含数字样机、虚拟维修人员和虚拟维修工具的虚拟维修操作流程仿真。在设计阶段即开展对设计方案和设计布局的数字仿真，可以避免实物原型的制作，节约了从设计到定型的时间，提高了设计效率，从而降低了开发成本；前期开展的虚拟维修工程评价工作，在一定程度上优化了设计方案和设计布局，因此可以避免不合理的设计，减少给后续维修工作造成的不便。

维修操作空间定量评价方法

维修是一种需要人参与的活动，适当的维修空间将提高维修效率和维修人员的舒适程度。这一节的主要内容是确定适当的维修操作空间的大小。

在设计产品时，适当的操作空间的具体尺寸需要依据维修人员的身体尺寸和操作姿态来确定。因此维修操作空间应考虑维修人员的影响因素，如实体可达性。人的上肢可以接触到的空间范围分为最佳范围、正常范围和最大范围。人体上肢的作业范围是一个三维空间，维修人员的最大操作空间和舒适度随着操作高度、手臂延伸线与人体中线的夹角角度的改变而发生变化。为了便于分析人体上肢的操作范围，建立数学模型描述人体各部分的尺寸和相对位置。

软件工具设计和案例探究

CATIA是法达索公司（Dassault Systemes）与IBM公司（International Business Machines Corporation国际商业机器公司）联合开发的一款CAD/CAE/CAM软件，主要为客户提品外形设计、机械零件设计、配合结构设计、组装、数控加工等功能，并提供大量的标准尺寸零件模型，使得企业可以缩短开发周期，快速迭代设计方案，对市场需求做出敏捷的反应。CATIA是目前应用最广泛数字样机设计开发软件之一，应用范围涵盖等航空航天、建筑、船舶、汽车、铁路等多个领域。DELMIA（Digital Enterprise Lean Manufacturing Interaction Application）是法国达索（Dassault Systemes）公司生产的一款数字化企业的互动制造应用软件，是PLM（Product Life Management）系列产品之一。该软件与CATIA互为补充，呈现上下游关系，共同贯穿产品的设计周期。利用CATIA制作数字样机后，可在DELMIA中进行物流过程分析、维修、装配、工艺规划、与机器人配合等多种功能的虚拟演示和模拟，是一个面向设计、制造、维护、人机过程的“数字化工厂”仿真平台。便于用户检查设计方案的缺陷和漏洞，及时更改设计方案，降低研发成本，缩短研发时间，实现快速上市的目的。DELMIA中含有一个Human Task Simulation模块，包含虚拟人模型、人体动作模型、维修工具等内容，用于模拟人机交互过程，实现虚拟维修、虚拟拆卸、虚拟装配等功能，也是本研究中重点使用的模块，包含本研究中所需要的大部分数据。本研究基于CATIA与DELMIA现有的软件功能和数据库进行二次开发，研究目标是在客户已经完成产品设计和数字样机的制作的情况下，根据已制作好的虚拟维修仿真动画，针对产品的维修操作空间的完成定量评估。

软件的二次开发是在现有软件产品的基础上，对软件功能进行延伸和扩展，或实现和其他软件的对接并实现数据的交换和传输。二次开发一般针对某一类特定的用户，通过添加更个性化、专业化的功能和模块，使得软件功能更具有针对性，用户的需求得以实现，工作效率得以提高。DELMIA为不开源的软件，为实现二次开发必须利用软件开发商为用户专门准备的二次开发接口。为灵活地满足不同客户的需要，DELMIA提供了多种二次开发的接口：一是CAD格式接口，方便客户加载在CAD环境下设计的数字样机，实现模型结构、尺寸、颜色渲染等数据的导入导出；二是知识工程，这是DELMIA的一个专门模块，知识工程利用参数化定义的方法对人体模型和基础动作单元进行了建模，建立一个标准模型库，用户可以通过关键参数调用标准模型库中的模块，从而实现快速建模，完成设计任务；三是采用自动化对象编程的接口Automation API（Application Programming Interface），能够实现宏指令的编写，或利用宏与VB开发语言（Visual Basic）相结合编写简易程序；四是开放的基于构件的应用编程接口CAA（Component Application Architecture，应用组件架构），这是DELMIA的一套C++函数库，这一接口主要用于与C++开发语言链接，方便客户使用C++编写所需程序，用户可通过快速应用研发环境RADE（Rapid Application Development Environment）和不同的API（Application Programming Interface）接口完成从DELMIA数据库中调取数据到C++程序中的过程。

该案例为针对拆卸某型号大型客机APU上六角螺母的维修空间定量评估。目的是利用所提出的方法和开发的软件工具，对维修操作空间进行定量评价，以展示方法的灵活性和有效性以及软件的可用性和可靠性。该大型客机APU的虚拟维修操作动画截图如图1所示。该大型客机APU上有12颗六角螺母，选取123号螺母作为典型案例，三颗螺母的位置如图2所示。

这三颗螺母中，显然3号周围的障碍物少，对扳手的使用影响较少，同时位置较低，距离肩膀较近，手臂只需微微向上伸出即可接触到，因而上肢舒适度较高。该螺母周围的空间无需定量评估，定性评估即可确定等级为优秀。1号螺母虽然位置很高，但是周围的障碍物少，手部可达到1200旋转。2号螺母位置较高且周围障碍物较多，维修人员手部只能达到600旋转。本案例中选取2号螺母进行分析。

第一步打开程序，连接虚拟环境，选定虚拟人并连接。第二步选定关键帧，抓取扳手之后，选取手部携工具接近、旋转卸下六角螺母、手部携工具离开这三帧内容。第三步系统提示选取第一帧的维修活动单元类型，为平移，此时软件自动计算第一帧的扫掠舒适度PV、上肢舒适度r和该帧总舒适度s，x=0，y=0，z=1，但不在界面中显示。第四步系统提示选取第二帧的维修活动单元类型，为旋转，如图3所示，此后软件自动计算第一帧的扫掠舒适度Pv、上肢舒适度r和该帧总舒适度s，x=0，y=1，z=1，但不在界面中显示。第五步系统提示选取第三帧的维修活动单元类型，为平移，此时软件自动计算第三帧的扫掠舒适度Pv、上肢舒适度r和该帧总舒适度s，x=0，y=1，z=2，但不在界面中显示。第六步系统自动根据已有的x、y、z，计算s的评价标准，（0.8x+0.75y+0.9z）为优秀阈值，（0 5x+0.25y+0.7z）为差阈值，该部分不在界面中显示。第七步系统输出三帧中每一帧的s值，并与s的优秀阈值和差阈值比较，给出空间评价结论。该案例中具体数据截图如图4所示。得出结论该部分操作空间维修性差，必须加以改进。

篇（10）

学院2016年计划招收博士研究生46名，实际招生人数以总部下达计划为准。

二、报考条件

我院博士研究生只面向现役军人招生，报考2016年博士研究生应当具备以下条件：

1、品德优良，遵纪守法，立志献身国防事业；未受过纪律处分。

2、军队在职干部按师（旅）级单位推荐、军级单位政治部审批、军区级单位政治部干部部门核准、总政治部干部部备案的程序进行审批，由师（旅）级单位干部部门开具介绍信。军队院校应届硕士毕业生经所在院校政治机关审批同意。

3、身体健康，体能达标，年龄不超过40周岁（1976年9月1日以后出生）。

4、在职干部须获得硕士学位，其中本院在职干部报考工学博士须有被SCI或EI收录的以第一作者发表的学术论文；应届硕士毕业生须完成学位论文初稿，在中文核心期刊（含录用通知）或国际会议发表2篇以上学术论文。

5、有两名与报考学科相关的高职人员推荐。

三、报名手续

考生持公民身份证和军官证（学员证）于2015年9月20日至30日到学院教学实验综合楼研究生招生办公室（1127室）报名，外地考生可函报。报名时应提交：

1、填制完毕的《2016年报考攻读博士学位研究生登记表》和《报考军队院校研究生政治审查表》（9月1日后，院内考生可从学院研究生处网站下载；院外考生可来电索要）。

2、已获硕士学位者，提交硕士课程成绩单、硕士学位论文及评阅意见书复印件；应届硕士毕业生提交硕士课程成绩单、硕士学位论文初稿、已发表学术论文版权页或录用通知。

3、硕士学历、学位证书原件及复印件(应届生于获得证书后补交)。

4、档案所在师（旅）级单位干部部门同意报考的证明信。

5、一寸正面半身免冠照片3张，报名费300元。

上述手续齐备，审查合格者发放准考通知，考生可于10月9日到研招办领取《准考证》。

四、考试安排

博士研究生入学考试总分值为600分，包括六项内容：英语笔试、数学笔试、科研学术成果计分、硕士学位论文评分、专业综合面试、综合素质面试，每项内容满分100分。

考试时间拟定于2015年10月11至12日，考试地点和具体安排详见《准考证》。

五、其他

1、考生可于2015年11月初查询录取情况，入学时间为2016年3月份（详见通知书）。

2、我院提供部分往年考试试题，考生可登录学院研究生处网站下载。

六、联系方式

联系人：谭继帅（参谋） 手机：13831189507座机：0311-87992123（地）；0221-92123（军）

E-mail：tanjishuai@126.com 通信地址：河北省石家庄市和平西路97号研究生招生办公室（050003）

招生专业目录

专业代码、名称及研究方向

导师

专业综合（面试）

数学（笔试）

080200机械工程

01机械性能检测与诊断

张英堂

测试技术与信号处理

矩阵理论

02地面运载平台维修理论与技术

张培林

状态监测与智能诊断技术

03机械振动与冲击防护

白鸿柏

振动理论

04机电液集成系统控制技术

何忠波

车辆工程

05机械制造及其自动化

倪新华

断裂力学

080300光学工程

01军用光电系统设计与应用

刘秉琦

陈志斌

应用光学、物理光学、光电测试技术

矩阵理论

02激光技术

沈学举

激光原理及应用

03光学信息安全

光学信息技术原理与应用、光学信息安全

04微纳光学

汪岳峰

光电子技术

080402测试计量技术及仪器

01测试性设计与分析

黄考利

测试技术

矩阵理论

02精密仪器与微系统

王广龙

03装备状态监测与故障预测

李洪儒

测试与诊断技术

矩阵理论或应用数理统计

04网络安全技术

王  韬

计算机网络

081100控制科学与工程

01装备测试与故障诊断

尚朝轩

测试与诊断

矩阵理论或应用数理统计

02火力与指挥控制理论及应用

全厚德

孙世宇

数字信号处理

矩阵理论

03武器系统建模与仿真

朱元昌

系统仿真

04电子装备自动测试、故障诊断及可靠性

蔡金燕

测试与诊断

05目标识别与信息处理技术

王春平

图像工程

06精确制导理论与技术

杨锁昌

精确制导、控制与仿真技术

07无人机数据链抗干扰技术

陈自力

线性系统理论、数字信号处理

08目标探测与识别

马彦恒

数字信号处理、现代控制理论

09飞行器控制

齐晓慧

线性系统理论

10无人机协同控制

李小民

现代飞行控制理论、导航控制技术

11无人机信息处理与传输技术

王长龙

数字信号处理

12非线性系统的稳定性与控制

徐  瑞

动力系统的稳定性理论

082600兵器科学与技术

01装备轻量化技术

郑  坚

火炮与自动武器原理、材料学

应用数理统计

02兵器试验理论与技术

秦俊奇

火炮专业相关理论

矩阵理论

03装备维修理论与技术

陶凤和

火炮与自动武器原理、现代机械测试技术

04兵器性能检测与诊断技术

房立清

机械装备故障诊断与预测、武器系统装备知识

应用数理统计

冯广斌

火炮与自动武器原理、工程信号处理、现代机械测试技术

矩阵理论

05兵器结构动力学理论与应用

王瑞林

枪炮设计原理、振动理论、电磁场理论

06武器系统仿真与虚拟样机技术

马吉胜

振动理论、动力学仿真

07弹道学理论及应用

宋卫东

弹道学理论、制导理论与技术

08弹道修正理论与技术

弹道学、自动控制与导弹设计理论

矩阵理论或应用数理统计

09兵器性能检测与故障诊断

唐力伟

振动理论

10兵器新材料技术

王建江

材料学

应用数理统计

11弹药系统设计与试验评估

高欣宝

系统仿真技术及其在信息化弹药工程中的应用

矩阵理论

罗兴柏

爆炸及其防护技术在弹药保障中的应用

12弹药保障与安全技术

安振涛

炸药理论、弹药保障及安全风险评估

穆希辉

弹药保障

矩阵理论或应用数理统计

13信息感知与控制技术

齐杏林

弹药引信论证、设计、试验及评估理论与技术

14防护材料与特种能源技术

杜仕国

防护材料与特种能源技术及其在弹药工程中的应用

矩阵理论

15电磁发射理论与技术

雷  彬

电磁场理论、测试技术

16武器系统建模与仿真

苏群星

武器系统仿真与模拟器设计

17红外图像末制导技术

高  敏

弹道学、自动控制与导弹设计理论

矩阵理论或应用数理统计

18装备维修保障理论与技术

贾希胜

石  全

康建设

赵建民

可靠性、维修性、维修工程

应用数理统计

朱小冬

可靠性、维修性、维修工程、建模与仿真

矩阵理论或应用数理统计

19装备维修性理论与应用

郝建平

可靠性、维修性、维修工程、虚拟仿真

20电磁防护理论与技术

刘尚合

魏光辉

电磁场理论、微波与天线

矩阵理论

王庆国

大学物理、有机化学、固体物理、电磁场理论

谭志良

电子技术基础、通信原理、微波与天线

21脉冲电磁场测试技术

朱长青

电路分析、电磁场理论和微波技术、数电模电

110900军事装备学

01装备保障信息化

卢  昱

网络信息安全保障

军事运筹学

02装备保障理论与应用

石  全

军事装备学、战役基本理论

应用数理统计或军事运筹学

于永利

可靠性、维修性、维修工程、建模与仿真

军事运筹学

柏彦奇