• 1. 2018年10月15日Page 1先进制造与虚拟样机技术
  • 2. 2018年10月15日Page 2一、先进制造技术 二、产品设计数字化 三、虚拟样机与协同仿真 目 录
  • 3. 2018年10月15日Page 3一、先进制造技术
  • 4. 2018年10月15日Page 41、背 景(1)党的十五届五中全会明确提出,“以信息化带动工业化,发挥后发优势,实现社会生产力的跨越式发展”, (2)企业信息化(设计、生产过程、制造装备、管理数字化) (3)全面集成的数字化企业 (4)产品设计数字化
  • 5. 2018年10月15日Page 52、当前竞争环境和未来企业特征动态变化的全球竞争市场 复杂产品的全生命周期管理 产品生命周期与交货期缩短 产品的复杂性增加 定制产品数量增加 产品的全生命周期管理 先进制造技术和信息技术的应用 知识获取和管理
  • 6. 2018年10月15日Page 63、信息技术对企业的影响信息技术的应用改变了全球市场竞争模式、促进了制造业模式的变化。 信息技术的应用促进了产业结构的优化和调整 以互联网和电子商务为主要特征的新经济的发展,加快了经济全球化进程 全球化制造与销售体系已经形成 以敏捷制造、虚拟企业为代表的先进制造模式的发展促进了企业间资源优化配置与企业间协作技术与应用的发展 实施企业信息化已经成为企业赢得竞争的重要手段之一
  • 7. 2018年10月15日Page 74、知识管理与知识共享知识就是供人们信息 知识的用途主要有2个 为了完成一定的任务 为了产生新的信息 知识已经成为企业的重要的资产 在企业的总资本中,智力资本占了75% 未来的企业间竞争是人才的竞争,而人才的竞争本质上是知识的竞争
  • 8. 2018年10月15日Page 8知识已经是企业获取利润的最主要的原材料和关键资源 即使在制造企业,基于知识的服务能力对其增值产品的贡献率也达到了65%-75% 在当今的市场上我们买卖的越来越多的是知识,以IC芯片、飞机/船舶价格指数为800、新型战斗机/船舶价格指数为3000 知识也已经成为企业获得成功的重要因素 许多最高层的执行者认为知识是他们组织成功的唯一的最重要的因素 获取和管理知识已经成为现代企业非常重要的日常活动
  • 9. 2018年10月15日Page 9基于知识产权的独占性产品技术加强了跨国公司在本行业国际市场的垄断地位, 产生了如通用汽车公司、波音飞机、西门子公司等行业龙头公司 在信息技术公司,以知识产权为核心的软件支撑了软件产业和服务业的迅速发展,造就了新的巨型IT公司,如微软、IBM、EDS、SAP和ORACLE公司等。
  • 10. 2018年10月15日Page 105、未来企业主要特征
  • 11. 2018年10月15日Page 11未来企业的主要特征可以从运行模式、信息化、产业链三个角度来考察 全面集成的数字化企业(Totally Integrated Digital Enterprise-TIDE)是企业发展的远景和追求,它是一个建立在集成化企业战略框架和先进的企业经营理念、管理方法、信息技术的基础上,能够不断改进和持续创新的企业
  • 12. 2018年10月15日Page 12每个企业将都是整个产业链上的一个环节 在整个产业链上根据每个企业的核心能力和优势部分实现不同企业的专业化分工和优势互补 大而全、小而全的企业将退出历史舞台 全面集成企业倡导和贯彻一种全新的合作理念,将对供应链上每个环节的管理模式从单纯的合同契约管理变成共同发展伙伴的管理,伙伴之间充分实现知识共享、优势互补、利益共享和风险共担。 全面集成的数字化企业不仅为用户提供满足其当前需求的产品,更重要的是实现对产品全生命周期的管理和服务。
  • 13. 2018年10月15日Page 13全面集成的数字化企业的发展目标是通过全面采用先进的信息技术 实现客户、企业和供应商的无缝的集成 实现人、技术、经营目标和管理方法的集成 实现企业不同产品线的均衡发展 全面集成的数字化企业不仅被动地响应市场的变化,而且能够主动地抓住市场变化,通过采取技术上的改进来获取市场变化带来的商机。
  • 14. 2018年10月15日Page 146、企业信息化的内涵:   企业信息化是用信息技术改造传统产业和实现信息化带动工业化的突破口。企业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合,带动产品设计方法和工具的创新,企业管理模式的创新,企业间协作关系的创新,实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数字化、咨询服务的网络化,全面提升企业的竞争力。
  • 15. 2018年10月15日Page 157、企业信息化技术的 5 个主要特征管理数字化设计数字化生产过程数字化制造装备数字化企业数字化
  • 16. 2018年10月15日Page 16管路设计强度分析结构分析数字预装配CAM装配过程仿真装配过程仿真设计数字化 通过实现产品设计手段与设计过程的数字化和智能化,缩短产品开发周期,促进产品的数字化,提高企业的产品创新能力。
  • 17. 2018年10月15日Page 17制造装备数字化 通过实现制造装备的数字化、自动化和精密化,提高产品的精度和加工装配的效率。
  • 18. 2018年10月15日Page 18生产过程数字化 通过实现生产过程控制的数字化、自动化和智能化,提高企业生产过程自动化水平。 PCSMESERPIntelligent-Plant-Control (IPC)流程工业离散制造业
  • 19. 2018年10月15日Page 19管理数字化 通过实现企业内外部管理的数字化,促进企业重组和优化,提高企业管理效率和水平。制造ERPPDMCRMPDMERPSCMCRMSCMERPERPERPCRM工程供应商用户
  • 20. 2018年10月15日Page 20企业数字化 在企业设计、制造装备、生产过程和经营管理数字化的基础上,实现企业的信息集成、过程集成和内外部资源集成,实现制造企业的整体优化,提高企业竞争能力。 CPC/PLM 虚拟企业应用平台(Virtual Enterprise Application Platform) SCM/ERPCAOCAQX ...工程/产品数据计划/管理数据工艺过程规划产品规划产品设计制订生产计划 生产 市场开发 销售 服务CADCAPPCAQCAMCAxPDMMESInternet Intranet Extranet电子商务增值链 虚拟产品知 识 库产品
  • 21. 2018年10月15日Page 218、现代集成制造系统技术的发展现状与趋势(1) 数字化飞机 美国B777的应用效果 开发周期:9年->4.5年 成本降低:25% 100%整机数字化设计 世界垄断与霸主地位
  • 22. 2018年10月15日Page 228、现代集成制造系统技术的发展现状与趋势(2) 数字化轿车 技术趋势 数字化设计制造 虚拟样机 全球采购和分销 大规模定制通用公司应用状况 开发周期(48月->24月-> 12月) 碰撞试验(100次 -> 50次) 个性化定单 -> 3小时 通过在线采购降低成本10%产品概念设计产品详细设计
  • 23. 2018年10月15日Page 23现代集成制造系统技术的发展现状与趋势(3) 敏捷制造与虚拟公司产品生命周期管理
  • 24. 2018年10月15日Page 24现代集成制造系统相关技术发展趋势(4)现代集成制造 数字化企业 虚拟制造 全球化敏捷制造 智能制造 绿色制造l 集成化:CIMS系统集成技术的发展 l 数字化:数字化设计制造与管理技术的发展 l 虚拟化:虚拟现实与仿真技术的发展 l 网络化:知识型新产品竞争与全球网络建设 l 智能化:人工智能及其在生产中的应用 l 绿色化:环境保护的约束与压力
  • 25. 2018年10月15日Page 25二、产品设计数字化
  • 26. 2018年10月15日Page 261、产品设计数字化的内涵仿真设计+ -对产品的需求: 目标、功能、性能产品的外形、组成、 结构、参数产品的功能、性能、 行为CAD、CAPP、CAM 外观设计CAE、DFM、DFA 动力学、控制系统
  • 27. 2018年10月15日Page 272、产品设计数字化的技术的发展(1)CAD CAE CAPP CAQ CAFDCATD CAT CAX/设计工具/信息集成
  • 28. 2018年10月15日Page 28产品设计数字化的技术的发展(2)并行 工程使能技术与工具产品数字化建模、信息集成 CAx、DFx 、PDM开发过程重组过程建模、分析、改进、 监控等集成产品 开发团队 计算机网络 数据库 CSCW 协调与冲突仲裁 组织环境协同工作环境
  • 29. 2018年10月15日Page 29并行工程的认识 国外对产品开发问题的认识-汽车、电子、武器系统等 产品开发早期阶段决定产品成本的绝大部分; 设计早期的决策错误对后续的影响是1×10原则; 由此可见,早期阶段作出正确决策是产品开发成功的首要因素。产品设计数字化的技术的发展(3)
  • 30. 2018年10月15日Page 30产品设计虽然只占产品整个成本的5%,但它却影响产品整个成本的70%。产品设计数字化的技术的发展(4)
  • 31. 2018年10月15日Page 31以并行工程思想为指导,建模/仿真技术为核心 以已有的各领域CAx/DFx/仿真技术为工具的虚拟样机技术虚拟样机Time = $概念产品基于虚拟样机的设计的开发时间 无虚拟样机的设计的开发时间产品设计数字化的技术的发展(5)
  • 32. 2018年10月15日Page 32产品设计数字化的技术的发展(6)Ÿ递阶式Ÿ总体/局部ŸCSCW/协同设计Ÿ多学科协同协同Ÿ部门制Ÿ金字塔式结构Ÿ集成产品开发团队Ÿ扁平式结构虚拟团队 (多学科/分布)组织DFx/CAx虚拟样机平台 协同仿真平台工 具Ÿ串行并行Ÿ设计与分析紧密结合过程1970年1980年1990年2000年2010年时间要素信息集成过程集成虚拟样机PDMSim/DFx/CAxCAx平台单点DB并行ŸŸŸŸŸŸŸŸŸ
  • 33. 2018年10月15日Page 33美国GM公司虚拟样机技术 戴维·陈是GM R&D虚拟样机(VP)的首席科学家,他的观点值得考虑: 虚拟样机是一个方向,同时也是一个渐进过程; 产品设计的所有要求,用数学模型创建后,一定要验证, 用试验验证; 关键是建模(Creating Model),且应在专家指导下进行;一个CAE虚拟仿真过程,是一个“无烟工业”。 目前,其虚拟仿真效果已经为GM公司每年节省4亿美元资金投入。 3、虚拟样机技术的应用
  • 34. 2018年10月15日Page 34 通用(GM)公司非常重视CAE。总部R&D中心及下属分支,从事CAE的员工遍及世界,最多时有1200人,最少时也有1000人左右。这一个庞大的队伍,且队伍中多为具有良好CAE理论与实践背景的博士、硕士人才。 CAE工作组织得细致,责任清楚。GM 的CAE,划分许多专题,每个专题都有专人负责,且有一多学科交叉的投票委员会负责CAE建模的质量检查。每一个CAE模型,只有获得投票委员会的同意,才能进入下一个求解阶段。 重视CAE与TEST的相互支持。由于通用许多年来,一直重视实测试验,尽管投入很大,但是积累了相当丰富的产品开发经验数据库。这个数据库有许多公司极为保密的数据,管理严格。 非常重视员工的再教育 。4、虚拟样机技术的应用
  • 35. 2018年10月15日Page 35三、虚拟样机与协同仿真1. 虚拟样机 2. 虚拟样机的内涵 3. 虚拟样机技术 4. 虚拟样机技术的特点
  • 36. 2018年10月15日Page 361. 虚拟样机虚拟样机是由分布的、不同工具开发的、甚至异构的子模型组成的模型联合体: 产品的CAD模型 产品的外观表示模型 产品的功能和性能仿真模型 产品的各种分析模型(可制 造性、可装配性等) 产品的使用和维护模型 以及环境模型等;
  • 37. 2018年10月15日Page 371. 虚拟样机虚拟样机支持产品开发制造的全生命周期 需求分析和定义 概念设计 详细设计 生产制造 测试评估 使用 维护训练 直至销毁等不同阶段 概念设计详细设计生产制造 (虚拟)测试评估使用维护训练需求分析 和定义销毁
  • 38. 2018年10月15日Page 38在产品全生命周期中的虚拟样机需求样机概念样机工程样机最终样机1. 虚拟样机需求论证概念设计详细设计生产、装配维护
  • 39. 2018年10月15日Page 391.1 需求样机 需求样机是根据用户需求建立的未来产品的可视化和数字化描述,描述产品功能和外部行为的结构模型 进行未来产品的功能仿真,给设计部门演示和说明产品功能的具体要求和使用环境 给出未来产品的性能要求及其粗略框架,框架由有待填充、细化和完善的功能模块组成
  • 40. 2018年10月15日Page 401.2 概念样机概念样机是根据需求样机的要求,对所提出未来产品的方案设想的可视化和数字化描述 细化了功能模块和模块间的信息流动关系 为产品的性能和外部行为提供物理细节和更详细的可视化描述 对产品的可制造性、可装配性及其可维护性进行概略评估
  • 41. 2018年10月15日Page 411.3 工程样机工程样机是概念样机的进一步细化,主要由产品的各种物理性能模型、CAD模型以及其他模型(成本、维护等)组成 开展产品的各种仿真试验工作,评估详细设计方案的优缺点,以及可制造性、可装配性、可维护性等 根据评估结果,对产品的开发和生产进度、成本、质量提出更为全面的要求
  • 42. 2018年10月15日Page 421.4 最终样机 在产品生产、装配和使用前,虚拟样机在工程上基本定型。原型样机是将原有样机与实际使用环境相结合,检验产品的实际使用效果,评估进一步改进设计方案的可能性 加入可靠性模型、维护模型和可用性模型,支持产品的虚拟维护 加入虚拟仿真模型和操作模型,支持产品的使用训练模拟
  • 43. 2018年10月15日Page 432. 虚拟样机的内涵 由分布的、不同工具开发的、甚至异构的子模型组成的模型联合体(CAx、DFx、外观、仿真……),这些数字模型联合体即虚拟样机(virtual prototype),能从视觉、听觉、触觉以及功能、性能和行为上模拟真实产品。现场沉浸感 背面投影 立体显示 交互 快速原型
  • 44. 2018年10月15日Page 44虚拟样机开发过程是产品全生命周期内基于模型的不断提炼与完善的过程 虚拟样机的内涵
  • 45. 2018年10月15日Page 453.虚拟样机技术虚拟样机技术是以并行工程思想为指导,建模仿真理论为核心,以各领域CAx(如CAD、CAM、CAE等)/ DFx(如DFA、DFM等)/仿真为工具的一种综合应用技术。测量装配序列装配过程仿真多CAD 模型集成装配 动态干涉检查 动态剖面检查 接近度阵列
  • 46. 2018年10月15日Page 464. 虚拟样机技术的特点 强调系统的观点----强调在系统的层次上模 拟产品的外观、功能和在特定环境下的行为;
  • 47. 2018年10月15日Page 474. 虚拟样机技术的特点 涉及产品全生命周期----虚拟样机可应用于产品开发的全生命周期,并随着产品生命周期的演进而不断丰富和完善; 生产销售使用维护/服务报废/回收规划设计/确认制造概念设计
  • 48. 2018年10月15日Page 484. 虚拟样机技术的特点支持产品的全方位测试、分析与评估---支持不同领域人员从不同的角度对同一虚拟产品并行地进行测试、分析与评估活动。 强调不同领域的虚拟化的协同设计。
  • 49. 2018年10月15日Page 491.总体技术 2.建模技术 3.协同仿真技术 4.虚拟环境技术 5.性能评估技术 6.模型VV&A(校验、验证和确认)技术 7.集成管理技术5. 虚拟样机的相关技术
  • 50. 2018年10月15日Page 50 仿真通过对所要研究系统模型的开发,帮助人们了解系统的行为,而不管该系统是真实,还是假想的 。 系统(System) :可以是某个零件、部件、产品以及其它任何事物,它们位于某个概念边界内,相互作用而产生特定的行为 。 模型(Model):通常指的是“抽象模型”。通过将对真实系统行为的认识描述成为文字、数学关系或任何其它的抽象形式,人们就可以获得真实系统的一个模型。 5.1 仿真技术
  • 51. 2018年10月15日Page 515.1 仿真技术 仿真技术已经被人们广泛用于汽车、铁路车辆、航空航天飞行器、机器人等复杂产品的设计中。
  • 52. 2018年10月15日Page 525.2 汽车单领域的仿真机械系统仿真 控制系统仿真 电子系统仿真
  • 53. 2018年10月15日Page 535.3 机械多体动力学仿真机械动力学仿真通常被人们用来研究机械系统的位移、速度、加速度与其所受力(力矩)之间的关系 。 多体动力学仿真则将机械系统建模成由一系列的刚体(可以包含柔性体)通过对相互之间的运动进行约束的关节(joints)连接而成的系统。 柱形关节
  • 54. 2018年10月15日Page 54汽车可操作性和乘坐舒适性仿真: 汽车可操作性(handling)仿真是指利用整车动力学模型,当操作人员在采用各种不同驾驶方法的情况下,对车辆的侧倾稳定性进行仿真研究。 以汽车前、后悬架及转向机构为主的多体动力学模型5.4 机械多体动力学仿真
  • 55. 2018年10月15日Page 55增加发动机、车身后的整车多体动力学模型5.4 机械多体动力学仿真
  • 56. 2018年10月15日Page 565.5 碰撞仿真的应用第一类是:碰撞建模技术。 第二类是:大规模并行计算技术。通常需要对汽车的整个结构进行网格划分,相邻网格的实体则互相作用。为了取得足够的置信度,往往需要对汽车结构进行十万数量级(20万、40万)的网格实体划分。 目前,这方面的研究已经基本实用化,汽车碰撞仿真已经被人们用于汽车碰撞性能测试,以全部或者部分代替实物样车试验。 汽车碰撞性能是衡量汽车安全性的重要指标。碰撞发生时,汽车结构在巨大碰撞冲击力的作用下,发生大位移的弹性变形。碰撞仿真涉及两类关键技术:
  • 57. 2018年10月15日Page 57 德国宝马公司已经利用交互式碰撞仿真环境SIM-VR,为设计人员提供在三维虚拟环境中的交互式碰撞仿真研究:改变汽车物理结构(拓扑结构、钢板厚度),然后投入仿真运行,迅速得到仿真结果,并对结果进行显示、分析。5.5 碰撞仿真的应用
  • 58. 2018年10月15日Page 585.6 计算流体动力学(CFD)仿真 汽车外部空气动力学仿真:汽车外部空气动力学对汽车安全性、稳定性和汽车油耗都有重要的影响。 丰田、宝马、福特等公司现在都已经采用仿真技术对新设计的汽车进行外部空气动力学和空气声学的研究,以取代或者部分取代利用实物样车进行风洞测试的方法,达到缩短设计时间,降低成本的目的 。
  • 59. 2018年10月15日Page 59 车厢内部制冷、加热仿真; 采暖、通风和空调(HVAC)单元仿真; 功率系(power-train)相关零部件的优化。 如发动机进气、排气歧管,尾气排放系统中消声器和催化变换器,发动机头部冷却罩等的优化。 5.6 计算流体动力学(CFD)仿真
  • 60. 2018年10月15日Page 605.7 结构分析仿真 (1) 传统的有限元分析方法(FEA)在传统机械设计中,人们通常利用有限元分析方法对关键机械结构件进行应力、应变的分析,其负载往往是静态的。(2) 耐疲劳性分析(durability) 人们已经将多体动力学仿真分析得到的动态负载,用于随后的机械结构有限元分析。这种将有限元分析和多体动力学分析综合的方法,被人们称为“耐疲劳性分析” 。
  • 61. 2018年10月15日Page 61 传统的耐疲劳性分析方法 先构建物理样车,然后在尽可能接近目标用户实际使用的路面条件下进行路试,时间长达几个月。很明显该方法不但耗时,而且成本高。 耐疲劳性仿真分析 目前已经成功地应用于汽车和铁路车辆转向架的机械设计。 优点:缩短产品开发时间,降低开发成本。5.8 结构分析仿真
  • 62. 2018年10月15日Page 625.9 控制系统仿真控制系统执行机构受控系统控制目标控制信号反馈信号 首先基于简化的被控系统模型,设计控制算法,构建控制系统; 利用仿真分析被控系统的性能(如导弹的反应时间、跟踪精度等)。
  • 63. 2018年10月15日Page 632.6 电子系统仿真 作为IEEE标准的VHDL语言已经广泛应用于嵌入式数字系统的建模/仿真,为缩短嵌入式数字系统的产品开发时间起到了重要作用。锁存器
  • 64. 2018年10月15日Page 64大变形 碰撞仿真摆式车空调 通风仿真工业设计疲劳分析 仿真动力学 仿真气流噪声 仿真气动压力 仿真结构噪声 仿真双层车 模态仿真温度场 仿真D38轻量 化设计强度 分析制动及冲击 响应仿真6.铁路车辆领域仿真
  • 65. 2018年10月15日Page 65单个领域仿真特点: 反映产品某单个领域的行为,而产品本身涉及多个不同领域,要想对产品行为进行完整、准确的仿真分析,只利用侧重于单个领域的仿真显然是不够的。 侧重于单个领域仿真的仿真运行,通常主要利用单个商用仿真软件即可以完成 如控制系统仿真采用Matlab、MATRIXx,多体动力学仿真软件采用Adams、DADS、SIMPACK,电子系统仿真软件采用Mentor、Ansoft等。 6.铁路车辆领域仿真
  • 66. 2018年10月15日Page 667. 协同仿真技术协同仿真既包含时间轴上对产品全生命周期的单点仿真分析,亦强调同一时间点上,基于不同人员/工具对同一产品对象在系统层面上的联合仿真分析。 协同仿真技术是指异地、分布的建模、仿真分析人员可在一个协同、互操作的环境中方便、快捷和友好地采用各自领域的专业分析工具对构成系统的各子系统进行建模与仿真分析,或从不同技术视图进行功能、性能的单点分析,并透明地支持它们参与整个系统的联合仿真,协作完成对系统的仿真的一种复杂系统仿真分析方法。
  • 67. 2018年10月15日Page 67 FORD公司基于多领域商用仿真软件的汽车姿态控制系统开发7.1 汽车协同仿真技术
  • 68. 2018年10月15日Page 68 汽车在急转弯及采用其它驾驶方法的情况下,VAC控制系统控制前、后液压作动器输出相应作动力,以保持车身相对于地面的水平,从而保证汽车的可操作性、安全性和乘坐舒适性。控制目标:7.1 汽车协同仿真技术
  • 69. 2018年10月15日Page 69VAC控制系统前作动器整车机械系统控制目标控制信号反馈信号后作动器驾驶人员系统构成:要开发的产品执行机构受控系统7.1 汽车协同仿真技术
  • 70. 2018年10月15日Page 70传统开发方法 机械设计人员先采用多体动力学仿真,验证、评估在各种路面和驾驶条件下汽车的可操作性、乘坐舒适性和安全性等, 而控制系统工程师则独自编写复杂的控制算法,以控制汽车的姿态等。 机械设计人员很少顾及控制系统对汽车性能的影响,而控制系统工程师则采用简化了的汽车动力学模型以用于控制系统设计。 这样造成开发出来的控制系统不能很好地满足后期的汽车测试要求,不得已多次修改设计,并且有可能还需要制作多个物理样车。7.1 汽车协同仿真技术
  • 71. 2018年10月15日Page 71FORD公司基于多领域商用仿真软件的汽车姿态控制系统开发 福特公司已经成功地将整车多体动力学仿真和汽车姿态控制系统仿真集成,通过协同仿真,进行汽车姿态控制系统的开发。 可以实现汽车机械设计人员和控制系统工程师之间更好的通讯和协同工作:更自由地交换新想法,避免不必要的错误和设计上的不一致。 极大地缩短了产品的开发时间,使控制系统优化设计在短短的一个星期内即可以完成。7.1 汽车协同仿真技术
  • 72. 2018年10月15日Page 72系统模型7.1 汽车协同仿真技术
  • 73. 2018年10月15日Page 73 (1)整个系统模型分为三大类:产品模型:姿态控制系统模型,前、后液压作动器模型,整车动力学模型;环境模型:指地面模型;人的操作模型:对操作模型进行了简化,主要指驾驶速度和汽车转弯角度等。实现特点:7.1 汽车协同仿真技术
  • 74. 2018年10月15日Page 74实现特点: (2)控制系统和作动器液压系统模型采用了MATRIXx/ Xmath软件。整车动力学模型则采用了Adams多体动力学仿真软件,动力学模型包含了五十多个汽车零部件,各零部件通过各种形式的关节相互连接成为一个整体。 (3)主要利用MATRIX与Adams仿真软件之间的接口,实现机械、控制(包括液压)的多领域建模,并实现了在单台计算机上的集中式仿真运行。 福特公司的仿真是一个将控制系统(包括液压系统)仿真和多体动力学仿真进行集成,并用于实际工程开发的成功典范。 7.1 汽车协同仿真技术
  • 75. 2018年10月15日Page 75相关问题的思考(1):(1) 上述采用的模型实际上进行了简化。如果当采用驾驶人员直接踩油门、打方向盘的驾驶模型时,还必须将汽车有关的模型,如发动机模型、传动系模型,以及离散事件模型、有限状态机模型(如驾驶人员踩油门的事件)引入。7.1 汽车协同仿真技术
  • 76. 2018年10月15日Page 76 是一个支持并管理复杂产品全生命周期虚拟化设计过程与性能评估活动,支持分布、异地的团队采用协同CAx/DFx/仿真技术来开发虚拟样机的应用系统/软件套件。8.虚拟样机支撑环境
  • 77. 2018年10月15日Page 77机械产品和部件设计电子系统和设备设计总体设计/动力学系统建模和仿真机械产品和部件CAx/DFx/仿真 电子系统和设备CAD/DFX仿真总体/动力学系统仿真 CAX/DFX/仿真控制系统 CAX/DFX/仿真软件开发工具和环境 CASE产品项目集成框架(企业层框架) (PPPO、CSCW、VR、数据转换工具)数据库、网络操作系统、计算机硬件信息集成平台层 应用支撑软件层应用层电子领域框架总体/动力学 框架共性中件(CORBA、RTI、RMI、ROSE、XML、异步消息管理)机械领域框架控制领域框架软件领域框架控制系统设计和仿真软件开发集成框架层VR/可视化环境协同仿真平台协同建模/仿真虚拟样机展示/评估协同建模与仿真工具8.未来的虚拟样机支撑环境
  • 78. 2018年10月15日Page 788.虚拟样机支撑环境框架应用软件平台网络支撑平台CAD设计平台CS仿真平台PDM子系统应用工具集计算机及其操作系统平台 操作系统和硬件支撑平台 支撑软件平台用户数据库/模型库/知识库最终用户
  • 79. 2018年10月15日Page 79产品开发过程管理数字化产品建模计算机网络数据库PDM团队建立与管理协调与冲突仲裁面向装配与制造的设计协同仿真支撑平台动力学分系统ADAMS控制分系统MATLAB3D可视化环境COSIM运行管理器协同设计支撑平台8.虚拟样机支撑环境框架
  • 80. 2018年10月15日Page 808.现在的虚拟样机支撑环境 协同设计平台协同仿真平台结构噪声仿真制动及冲击响应仿真空调通风仿真数字化模型库环境模型库仿真知识库仿真模型库疲劳分析仿真气流噪声仿真强度分析模态仿真气动压力仿真动力学分析ADAMS控制系统MATLAB大变形碰撞仿真网络与数据库服务器协同仿真平台计算机辅助设计2DCAD计算机辅助设计3DCAD计算机辅助 模具设计面向质量的设计DFQ面向服务的设计DFS面向环境的设计DFE面向成本的设计DFC面向装配的设计DFA面向制造的设计DFM计算机辅助 夹具设计计算机辅助 工业设计网络与数据库服务器物理试验平台网络与数据库服务器集成管理平台网络与数据库服务器协同设计平台基础数据库虚拟驾驶
  • 81. 2018年10月15日Page 81产品设计数字化是实现“全面集成的数字化企业”的重要前提 并行工程是虚拟样机技术指导思想, 建模/仿真是虚拟样机技术的核心 协同仿真是虚拟样机技术的关键 CAx/ DFx/仿真虚拟样机技术的工具
  • 82. 定义:研究机械系统状态变化与作用力及外部条件的关系的学科。包括机械的动态力分析、功能关系、真实运动、速度调节和机械平衡等动力学问题。机械动力学的概念机械动力学是机械原理的主要组成部分。它研究机械在运转过程中的受力、机械中各构件的质量与机械运动之间的相互关系,是现代机械设计的理论基础。研究机械运转过程中能量的平衡和分配关系。主要研究的是:在已知外力作用下,求具有确定惯性参量的机械系统的真实运动规律 ;分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力;研究回转构件和机构平衡的理论和方法;机械振动的分析;以及机构的分析和综合等等。
  • 83. ◇基本知识 任何机械,在存在运动的同时,都要受到力的作用。 机械动力学是研究机械在力作用下的运动和机械在运动中产生的力,并从力与运动的相互作用的角度进行机械的设计和改进的科学。一、机械动力学研究的内容◇机械动力学的研究方向 在已知外力作用下求具有确定惯性参量的机械系统的真实运动规律。 分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力。 研究回转构件和机构平衡的理论和方法。 研究机械运转过程中能量的平衡和分配关系。 机械振动的分析研究。 高速运动的综合分析。
  • 84. 分子机械动力学的研究。 往复机械的动力学分析及减振的研究。 机械系统的碰撞振动与控制的研究。 流体动力学在流体机械领域中的应用。 转子动力学理论与机械故障诊断技术。 航天器动力学及智能结构技术。◇理论及应用一、机械动力学研究的内容
  • 85. ◇研究分支领域机械动力学应用领域转子动力学机床动力学机器人动力学弹性机构 动力学车辆动力学三、机械动力学在现代机械系统中的应用微机电系 统动力学
  • 86. 加工精度机床的震动动力源分析振动的 动力学模型机床的 动态设计机床动力学◇机床动力学三、机械动力学在现代机械系统中的应用
  • 87. ◇车辆动力学安全性和舒适性 独有的动力学问题:带有锥度的车轮子铁轨上的振动会导致列车的蛇形运动,它会激发车辆的横向运动。 高速列车在大区率弯道上的运动时涉及车辆安全的重大课题。 为提高轿车的舒适性,最新的研究趋向时车架振动的主动控制,即根据每时刻的路面激励情况和运动状态,随时调整振动系统元件的参数,使其永远处于最佳的减震状态。三、机械动力学在现代机械系统中的应用
  • 88. ◇转子动力学汽轮机、发电机、电动机、离心机等旋转机械,转子是其工作的主体。 提高机械的工作效率和容量,这类机械的转速日益提高。抑制转子系统的振动时关键问题。 三、机械动力学在现代机械系统中的应用
  • 89. ◇机器人动力学它是机构学、机械电子学、计算机学和信息科学等多学科综合而成的前沿学科。 各种工业机器人已经越来越广泛的应用于喷漆、搬运、焊接和装配等工业生产线上,各种特种机器人则应用于海洋探测、外空探测等领域。 为了提高机器人的速度,高速、柔性机器人已经出现。机器人机构的复杂性远远超过了一般的平面机构,而且机器人的动力学必须考虑控制三、机械动力学在现代机械系统中的应用