集成環(huán)境下虛擬樣機(jī)技術(shù)的研究及其應(yīng)用.pdf

1、虛擬樣機(jī)作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法是一次革命。通過(guò)虛擬樣機(jī)技術(shù)，工程師可以采用機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的潛在問(wèn)題，并快速進(jìn)行修改，減少了對(duì)于物理樣機(jī)的依賴(lài)，這樣不僅可以節(jié)省成本，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，而且可以提高產(chǎn)品性能，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。 本論文研究課題來(lái)源于集成環(huán)境下數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)虛擬樣機(jī)的建造與實(shí)現(xiàn)(2001E0010Q)，論文將虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)中。本文研究了特征造型、

2、動(dòng)力學(xué)分析系統(tǒng)和有限元分析系統(tǒng)之間的集成方法和技術(shù)，建造軟件集成環(huán)境下的XK6420數(shù)控銑床的虛擬樣機(jī)。 首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求，運(yùn)用大型三維軟件SolidEdge建立了數(shù)控機(jī)床三維參數(shù)化實(shí)體模型，并通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形交換格式將所建立的幾何模型導(dǎo)入到有限元分析軟件ANSYS中和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析軟件ADAMS中進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，創(chuàng)建了虛擬樣機(jī)的軟件集成平臺(tái)。 在ANSYS有限元分析軟件平臺(tái)上，采用模態(tài)分析技術(shù)獲得機(jī)床結(jié)構(gòu)的模態(tài)固有頻

3、率和主振型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。并基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS驗(yàn)證分析了影響機(jī)床爬行現(xiàn)象的主要因素，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)XK6420數(shù)控銑床進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性分析。 采用ADAMS的運(yùn)動(dòng)分析技術(shù)分析了整機(jī)在各種作業(yè)工況下各主要連接件之間的作用力，為有限元分析提供邊界條件；對(duì)XK6420數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了有限元分析，得到了高應(yīng)力、應(yīng)變的危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)果表明顯著地