虚拟样机技术及其在工程机械领域的应用

第43卷第10期时代农机2016年10月V o l.43N o.10_____________________________________________TIMES AGRICULTURAL M ACH INERY________________________________________O c t.2016
虚拟样机技术及其在工程机械领域的应用
仙阿曼，李一鑫
(咸阳职业技术学院，陕西咸阳712000)
摘要:科学技术的进步，促进了社会经济的发展，工程机械技术也在不断发展，然而传统的工程机械设计已经 无法满足现代工程机械的发展需求，特别是现代工业对产品的需求和性能有了更高的要求，因此对设计人员有了更 大的要求。

样机虚拟技术是现代工业设计领域的一项新技术，文章主要阐述了样机虚拟技术的原理、特点以及目前国 外发展的情况。

关键词：样机虚拟技术；工程机械领域;应用
中图分类号:TH12 文献标识码：A文章编号:2095-980X(2016)10-0016-02 Virtual Prototype Technology and its Application in
the Field of Engineering Machinery
XIAN A-man，LI Yi-xin
(Xianyang Vocational and Technical College ,Xianyang,Shaanxi 712000, China)
Abstract:The progress of science and technology promotes the development of social economy and machinery technology is also developing.However，the traditional mechanical engineering design hasbeen unable to meet the demand of t he development of m odern engineeringmachinery,especiallythemodernindustrialdemandforproductsandperformancehavehigherrequirements，therefore there are more requirementsfordesigners.Virtual prototype technologyis a new technology in thefield ofmodern industrial design.The papermainly expounds the principle and characteristicof v irtual prototype technology and its current development abroad.
Key words：virtual prototype technology；engineering machineryfield；application
中国加人WTO以后，国外越来越多的工程机械产品 涌人中国，造成工程机械产品市场的竞争日益激烈。

企业 为了抢占市场，往往需要不断提高产品的质量，缩短新产 品研发的时间，降低研发的成本。

随着计算机技术广泛应 用在社会的各个领域，给人们生活带来了翻天覆地的变 化。

模拟样机就是基于计算机基础上，以虚拟设计为现代 工程机械领域设计的一种新的技术手段。

运用虚拟样机 技术，从产品设计、分析、评估等各个环节，都能实现产品 物理参数值不同设计，从而降低新产品开发的风险，缩短 开发的时间。

1虚拟样机技术
虚拟样机技术是一门涉及多个学科的技术，它以动力 学、机械系统运动学、控制离乱和有限元分析等技术为核 心，利用计算机图形技术，将产品的各个部件设计、分析、研发等集成一体，从而实现机械设计的数字模型，为工程 机械产品的设计、研发和优化等功能提供计算机虚拟现 实的平台，所以虚拟样机也被称为数字化样机。

它是一种 全新的机械产品设计理念，与传统的仿真技术相比，样机 虚拟技术具有两个方面的优势：①传统的仿真技术往往 是针对产品的某一个子系统进行仿真，而虚拟样机技术
收稿日期:2016-09-16
作者简介:仙阿曼，主要研究方向：机械自动化。

更加强调对整个系统的优化。

通过对虚拟环境和虚拟征 集的整合，通过多种方案对产品进行设计、分析和评估，并 不断改进和完善产品的设计方案，直到最终获得一个产品 最佳整体性能;②传统产品设计液压系统、整机结构和控 制系统等各个子系统都是独立设计，是一个串行的过程，他们往往忽略了产品各个子系统的连接与交互，这样的 方式有一个非常大的弊端就是产品存在的问题往往到后 期才发现，这就造成严重的浪费。

通过虚拟样机技术，可 以快速地建立包括控制系统、液压系统、气动系统在内的 多体动力学虚拟样机，实现产品的并行设计，可在产品设 计初期及时发现问题、解决问题，把系统的测试分析作为 整个产品设计过程的驱动。

2虚拟样机技术在工业机械的应用
作为一种先进的技术，虚拟样机技术还处于发展阶 段。

目前虚拟样机技术已被在工业制造、航空航天、铁道、工程机械、汽车制造、军事装备、造船、机械电子、娱乐设备 等多个领域广泛应用。

国外虚拟样机技术在航空航天领 域取得了重大突破，有很多成功的应用例子。

比如：飞船 与空间飞行器的发射和对接，飞机起落架系统，空间系统 的捕捉与对接，太阳帆板展开机构分析与设计等等。

美国 的波音公司采用VS-X虚拟飞机，飞行员可以通过头盔、显示器和数据手套进行分析、管理和控制，从而让飞机设 计人员能够身临其境地感受飞机设计情况，从而不断完
仙阿曼，李一鑫：虚拟样机技术及其在工程机械领域的应用机电技术
善飞机内部结构设计和外观设计，将虚拟样机技术应用在 整机设计、部件测试、各种飞行环境试飞等各个环节，使得 飞机的研发时间原来是八年时间缩短到五年。

此外虚拟 样机技术在军备制作方面也取得比较突出的成就：比如 在武器装填与发射系统仿真，目标跟踪系统与控制系统 设计，履带式和轮式车辆仿真，坦克行驶稳定性优化与炮 塔控制等方面。

在机械方面，虚拟样机技术在机器人、工业 机床、纺织机械、包装机械等生产机械领域也有应用。

目前 我们国家在虚拟样机技术应用这一块还处于起步阶段，还 没有进行全面系统的发展和研究。

这对企业也是一个巨 大的挑战和考验，随着虚拟样机技术的不断发展和成熟，它必然给现代工业发展带来巨大的变化，它也会成为未 来工业产品设计新模式，企业如果抓住这个机会，未来能 最先抢占市场，提高企业竞争力。

3虚拟样机技术在工程机械领域的发展前景
虚拟样机技术使工业产品摆脱了对物理样机的依赖，是一种全新的产品设计技术和研发模式，在工程领域的迅 速发展，未来将给工业机械企业带来重大的影响和变革。

随着社会经济的发展，未来虚拟样机技术将在这些方面 的变革:第一，虚拟样机技术大大缩短了产品研发周期，产 品更新换代越来越快，企业的生产效率大大提高了，那么 产品竞争也越来越激烈，未来企业之间的竞争体现谁的 产品更新换代更快。

第二，虚拟样机技术将可能实现虚拟 产品的销售，企业可以通过虚拟样机先找到客户，然后再 进行生产。

因此企业在产品制造和市场竞争方面更具灵 活性。

第三，促使企业建立动态联盟。

产品的数字化使企业 能够通过Internet进行产品信息的快速交流，进行有效的(上接第15页）压长时间闪变和电压谐波的控制失衡问题;当风力电场正常运行的时候，积极检测每一个功率间 的电压偏差、闪变时间以及电压谐波电流。

4风力并网技术对电能质量的影响与策略
随着风力发电并网技术的普及，并网规模也开始慢慢 的扩大，随之风力风力发电并网技术对电能的质量影响也 越来越大。

风力发电并网并不是百利而无一害，像电压控 制失衡就是其中的一项难题。

风力发电具有不确定性，风 力发电动力组本身也存在设备的不完善性，因此会出现输 出功率不稳定，电能质量也不高的现象。

为了改变电流的冲击造成的谐波现象，静止无功补偿 器是解决这一问题的重要设备，静止无功补偿器最主要的 特点是对环境所处的状况分析反应时间较快，能够对变化 的无功率进行跟踪，对风速的不稳定性进行调节，从而滤 除谐波现象，实现电能质量的提高。

为了避免电压波动与闪变的状况，可以使用有源电力 滤波器，从而有效抑制电压波动与闪变的情况。

从原理上资源整合，将具有开发某种新产品所需的知识和技术的企 业组织聚集起来，形成一个临时的企业联盟，不仅能提高 产业整体竞争力，而且能够进一步促进产业升级改造。

第 四，对技术人员的综合素质要求更高，虚拟样机技术涉及 的学科比较多，有电子技术、机械工程、软件技术、控制理 论等。

而且系统呈现交互式等特点，这就要求必各个子系 统的技术人员必须掌握相关领域的知识和技能。

虚拟样 机技术的发展，促使整个工业机械的大变革，产品专业等 分析员也必将转变为产品设计者。

协同工作能力将成为 企业技术人员的基本素质。

4结语
随着科学技术和社会经济的发展，科学技术广泛应用 在社会的各个领域，工业机械行业也涌现出新技术和新工 艺。

随着虚拟工程技术在工业机械领域的应用，它在一定 程度上改变了传统的机械设计方式，数字模拟技术实现了 对工业产品性能方面的预测，有效地提高了工业产品的生 产效率和质量。

随着虚拟样机技术发展，未来在工业机械 设计方面发挥的作用将越来越明显，其具有良好的应用和 发展前景，对工业机械现代化进程起着重要的推动作用，对于国家的发展具有重要意义。

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参考文献
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来讲，有源电压滤波器之所以会抑制这样的状况，是因为 在一定程度上可以对负荷电流进行补偿。

有源电压滤波 器具有这样的特点，对变动的情况有快速反应补偿率高 的特点，而且在运行中有稳定性强、控制能力强的特点，所 以可以在一定程度上能抑制电压的波动与电压的稳定。

在平常生活中，人们已经越来越离不开对电能的使 用，所以对于社会的发展来说风力发电并网技术对于风力 发电动力组的控制是多么的重要。

可以夸张的来说，如果 能够对电能质量改善，那么也将是风电史上的重要一步。

如何合理高效的利用风能发电，提高电能的质量是人们 不断追求的方向，是结合现代技术不断前进的步伐。

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参考文献
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