虛擬樣機技術在機械產品設計中的應用

王江月

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

關鍵詞：虛擬樣機技術；機械產品；設計；應用

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

0 引言

虛擬樣機技術是一種基于計算機技術建立起來的仿真模擬技術，它可以通過相關的建模軟件進行產品設計的仿真設計。并通過相關的仿真模擬運行根據產品的不足進行完善改進，提高了產品的整體運行的穩定性，使得產品在生產中具有很高的性能優勢，提高了產品設計的效率降低了生產運行的成本投入。現階段這種技術已經被廣泛的應用于機械產品的設計中。

1 虛擬樣機技術

虛擬樣機的仿真技術就是在機械產品的設計中通過計算機技術與相關的仿真模擬系統構建三維的仿真模型，并進行虛擬的仿真模擬實驗[1]。它不同于傳統的機械產品設計，它是一種仿真模擬系統中并不實際存在的一種模型。在設計人員的操作中，可以進行仿真模擬實驗，幫助設計人員找出設計產品在運行中存在的一些問題，更好的將設計產品的缺陷進行改進。就是在設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，有效的提高了機械產品的設計效率。

2 虛擬樣機技術的特點

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

3 虛擬樣機技術的優點

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

4 虛擬樣機技術在機械產品設計中的應用

4.1 包裝機械產品設計中的應用

包裝機械產品不同于其他類型的機械產品，具有很高的自動化特征。它要求機械產品在運行中不僅僅是機械的整體結構，還需要對其控制性能以及運動、動力特征等方面聯系在一起，如果單靠傳統中的實體樣機進行無法保證生產的要求。虛擬樣機技術就很好的滿足了包裝機械在產品設計中的需求。通過計算機技術在仿真系統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的運行故障或者是不足進行改進，更好的保證了產品的質量，提升了產品運行的性能，在生產中降低了成本的投入，更好的提高了產品設計與生產的效率。提升了包裝機械產品生產企業的競爭實力。

4.2 農業機械產品設計中的應用

（1）協同仿真技術。虛擬樣機技術在農業機械產品的設計中不同于其他的機械產品設計，涉及到的元素也十分復雜。在其他領域的機械產品設計也許就是對機械產品本身的運行進行建模仿真測試，但是在農業機械產品的設計中需要協同仿真技術進行機械產品的仿真模擬測試，將各種仿真的工具結合在一起組成一個整體的系統進行仿真測試。比如拖拉機在農業中的應用，當運用虛擬樣機技術進行仿真模擬時就需要將其控制系統與機械系統組合在一起形成一個整體的系統進行仿真測試。

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

5 結論

綜上所述，虛擬樣機技術在機械產品設計中的應用不僅可以確保了零部件間的性能質量，更能提升了整體系統運行的穩定性，更好的提升了機械產品設計的效率。虛擬樣機技術在機械產品設計的巨大應用價值已經使其成為機械產品設計中的重要技術手段。我們應當大力推行并完善這種技術的研發應用，例如虛擬樣機技術在農業機械產品設計中的研發，更好的應用于農業機械產品設計中，提高產品的設計效率，保證機械產品實際運行的穩定性。使完善的虛擬樣機技術能夠更加的廣泛的應用在各個領域中，為機械產品的設計做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1]盧建湘.虛擬樣機技術在機械設計過程中的應用[J].赤峰學院學報（自然科學版），2015，12（17）：45-47.

[2]牛犇.虛擬樣機技術在農業機械設計上的應用和發展初探[J].科技資訊，2013，04（31）：58+60.

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

[4]王娜，王益軒.虛擬樣機技術在機械產品設計中的應用[J].價值工程，2011，09（15）：39-41.