机械虚拟设计及仿真技术在设计中的应用及实例分析
基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究
基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究一、本文概述随着机器人技术的快速发展，机械臂作为机器人执行机构的重要组成部分，其运动性能和控制精度对于机器人整体性能具有决定性影响。
为了提升机械臂的设计水平和控制性能，研究者们不断探索新的仿真技术。
在此背景下，基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究应运而生，为机械臂的设计优化和控制策略的开发提供了有力支持。
本文旨在探讨基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真的方法与技术，并对其进行深入的研究。
介绍了MATLAB和ADAMS软件的特点及其在机械臂仿真中的应用优势。
阐述了机械臂联合仿真的基本原理和步骤，包括模型的建立、动力学方程的求解、控制算法的设计等。
接着，通过实例分析，展示了联合仿真在机械臂运动学性能分析和控制策略验证方面的实际应用。
总结了联合仿真的研究成果，并展望了未来的发展方向。
本文的研究不仅有助于提升机械臂的设计水平和控制性能，也为相关领域的研究者提供了有益的参考和借鉴。
通过不断深入研究和完善联合仿真技术，将为机器人技术的发展注入新的活力。
二、MATLAB与ADAMS联合仿真的理论基础在进行MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究时，理解两种软件的理论基础和它们之间的交互方式是至关重要的。
MATLAB作为一种强大的数值计算环境和编程语言，广泛应用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算等多个领域。
而ADAMS（Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems）则是一款专门用于多体动力学仿真的软件，特别适用于复杂机械系统的运动学和动力学分析。
MATLAB与ADAMS的联合仿真理论基础主要包括以下几个方面：接口技术：MATLAB与ADAMS之间的数据交换和通信是联合仿真的核心。
通常，这需要通过特定的接口技术来实现，如ADAMS提供的Control接口或MATLAB的Simulink接口。
虚拟制造案例分析
虚拟制造的应用案例分析刘翠兰机械工程学院07机械2班， 20070876摘要：虚拟制造是建立在计算机图形学、仿真学、人工智能及高性能计算机系统等技术基础之上。
对汽车工程而言，虚拟制造既是一个高新的技术开发方法，更是一个复杂的仿真工具，借助虚拟制造建立的3D汽车模型准确性高，制造商可以按已获得的计算机数据直接进行大规模生产，广泛应用于汽车设计、实验方面。
关键词：虚拟制造，汽车工业汽车工业是国民经济建设中不可缺少的，经过几十年的引进、吸收、再创新技术，我国汽车行业已逐渐成长。
随着科学技术和生产技术的飞速发展，知识更新的速度加快，产品的生命周期缩短。
同时，市场对汽车产品的性能、规格、品种不断提出新的要求，因此，企业必须提高设计新产品的能力和对市场的快速反应能力，大幅度缩短产品研制开发周期和制造周期，快速灵活地组织设计和生产，不断开发研制适应消费者需求变化的产品。
目前，我国汽车工业与国外著名企业相比，在技术储备、装备水平以及新产品开发研制能力等诸多方面都存在很大差距。
由此看来，传统的设计制造方法显然已远远不能满足要求，必须不断消化吸收国际新技术、新工艺，充分利用现代的设计、制造手段——重点是采用优化设计和CAD/CAM技术以及虚拟制造技术来进行产品设计和制造，以技术的创新为先驱带动产品的创新。
1 虚拟制造技术1.1 虚拟制造技术产生及概要虚拟制造技术（Virtual Manufacturing Technology，VMT）是进入90年代提出的新概念。
它建立在虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术基础之上。
虚拟现实是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境。
VMT是由多学科先进知识形成的综合系统技术，它以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上对产品从设计、加工和装配、检验、使用等整个生命周期进行模拟和仿真。
在产品设计阶段，实时并行地模拟出产品未来制造过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性，从而更有效、更经济灵活地组织生产，是工厂和车间的资源得到合理配置，以达到产品的开发周期和生产成本的最小化、产品设计质量的最优化，生产效率的最高化等目的，实现快速有效的响应市场。
信息技术背景下机械设计制造及其自动化的应用分析
信息技术背景下机械设计制造及其自动化的应用分析摘要：如今，因信息技术的变革，使得机械自动化领域也面临了新一轮的挑战。
对此，我国机械制造业要想获得源源不断的发展动力，便应积极思索该如何将电子技术、机械自动化技术以及信息技术结合到一起，以此方能拓宽机械制造激起自动化的应用范围，继而成为维系社会发展的重要支撑力。
关键词：信息技术；机械设计；自动化引言信息技术全面发展背景下，机械制造领域不断向着智能化、自动化、多样化等方面进行，采取多种技术全面的应用，组合成为整体性技术体系。
在机械制造自动化系统全面的发展之下，机械技术、电子技术有序的发展，支撑整个技术不断进步，机械工程领域全面的发展，不断创新机械制造技术，带动我国现代社会的全面发展。
随着社会生产以及科学技术的不断进步，机械设计制造也已经加强创新，很多新型技术不断应用到实践中，对于我国机械制造水平的全面提升产生积极的意义。
基于此，本文重点分析了机械设计制造自动化发展情况分析发展基本原则，进而可以提升机械设计制造及其自动化水平。
1机械设计制造及其自动化发展的优势1.1促进生产能力和加工质量的提升机械设计制造及其自动化产业的全面发展，根据生产实际情况进行调节，实现生产加工水平的全面提升。
以自动化技术作为支撑，机械自动化控制以及检测的精度不断提升，应用范围也在扩大，发挥自动化技术的优势，机械设计制造系统更加的精确，各项操作达到规范化的要求，减少主观因素对于机械产品生产造成的影响。
同时促进机械操作效率的提高，比如，应用数控机床进行加工零件，零部件的加工稳定性不断提高，生产效率是之前传统人工方式的5～6倍。
机械设计制造及其自动化应用更加的灵活，工作方式也更加方便，在多种工作条件下依然能够保持良好的运行状态。
1.2机械加工更加的安全、可靠机械设计产品制造加工的环节，应用自动化技术，有完整的加工体系，落实监督、控制、诊断、保护工作机制。
在产品加工的环节，如果遇到过电压、过电流、过载等系统故障，系统会自动启动保护装置，可以降低事故的发生率，保护人员生命安全。
虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用
虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用摘要：虚拟现实技术依托计算机技术，其功能强大，应用范围较广，尤其对机械设计与制造有极大的帮助。
当前，虚拟现实技术融入机械行业，转变了传统的机械装配、样品测试等模式，使设计生产的效率大大提高。
将简述虚拟现实技术及其特征，分析虚拟现实技术在机械设计与制造中的优势，并探讨虚拟现实技术在机械设计与制造中的实际应用。
关键词：虚拟现实技术；机械设计；机械制造；应用1.虚拟现实技术及其特征1.1实时性虚拟现实技术可以通过终端设备在一定空间内呈现特定环境、特定时间下的情景，满足用户实时沉浸的需求。
在机械设计与制造过程中，工作人员可以通过虚拟设备实时观察机械的设计和制造过程，同步机械设计与制造过程中出现的问题，及时排查，找出机械问题的根源，有利于机械设计与制造的准确性和效率提升。
1.2交互性虚拟现实技术为人们提供了现实与虚拟之间的连接，将人与物在某一时空中相会，并让人能够通过感官清晰地感受目标物体。
1.3沉浸性虚拟现实技术所呈现的环境可以做到同现实环境相差无几，使用户在借助虚拟技术体验时获得与现实世界相同的感受。
1.4感知性虚拟现实技术相较于其他高科技，更强调人对物体的感知效果，可以充分利用人类具有的敏锐感知能力去了解事物。
正是借助这一特征原理，工作人员在机械设计过程中通过视觉、触觉、听觉等感官来检验机械操作，可以更加深入地把握机械设计形态和生产成品。
2.虚拟现实技术在机械设计与制造中的优势2.1满足虚拟设计的需求机械产品设计是一项十分复杂的工作，前期需要进行大量数据、资料收集，不仅要对产品外观进行创意设计，也要充分考虑到产品的实用性、可操作性等功能特性。
无论设计环节的哪一部分出现了问题，都将会影响到最终的机械产品诞生。
因此，对于设计者而言，能够在设计环节就对手中的设计对象有一个立体清晰地了解是十分重要的，而虚拟现实技术的出现恰恰使这一想法变成现实。
利用虚拟现实技术，设计者可以通过终端设备操作调整设计对象的各项参数，借助3D建模将设计产品体现出来，并利用虚拟技术检验产品设计的可行性方案，从中找到此前未能发觉的问题，并升级产品设计。
CAD在机械设计中的应用及机械制造技术的发展分析
CAD在机械设计中的应用及机械制造技术的发展分析1. 引言1.1 CAD在机械设计中的重要性CAD在机械设计中的重要性体现在多个方面。
CAD技术的引入使得机械设计过程更加高效和精准。
传统的手工绘图方式存在着制图周期长、易出错等问题，而CAD软件具有快速绘图、修改方便等特点，大大提高了设计效率。
CAD技术可以实现设计数据的数字化管理，使得设计过程更加标准化和规范化。
设计者可以通过CAD软件实现设计数据的记录、存储和共享，避免了传统设计过程中纸质图纸易丢失、难以保存等问题。
CAD技术还能够实现设计与制造的无缝衔接。
设计者可以通过CAD软件直接生成数控加工程序，实现设计图纸与实际制造过程的紧密联系，缩短了产品的开发周期，提高了生产效率。
CAD在机械设计中的重要性不言而喻，它不仅提高了设计效率和精度，也使得设计与制造过程更加紧密相连，为机械制造业的发展注入了新的活力。
CAD 技术的应用无疑是当今机械设计领域的一大重要趋势。
1.2 机械制造技术的发展背景机械制造技术的发展背景可以追溯到人类社会的早期，随着人类文明的发展，机械制造技术也逐渐得到了提升和改进。
最初的机械制造技术主要是基于简单工具和手工操作，通过人力或动物力来完成生产。
随着工业革命的到来，机械制造技术开始引入了蒸汽机和机械生产设备，使生产效率得到了极大的提升。
随着科学技术不断进步和发展，机械制造技术也在不断演进。
20世纪中叶，随着计算机技术的飞速发展，数字化设计和生产逐渐成为机械制造技术的重要方向。
计算机辅助设计（CAD）的应用使机械设计过程更加高效和精确，大大提高了产品的设计质量和生产效率。
数控技术的引入使得机械加工更加智能化和自动化，进一步提升了机械制造技术的水平。
随着信息技术和人工智能的不断发展，机械制造技术正朝着智能化、数字化和高度集成化的方向发展。
智能制造和工业4.0的概念已经成为机械制造技术发展的热点，通过大数据分析、物联网和云计算等技术的应用，实现了机械制造过程的智能化管理和优化。
虚拟仿真技术在制造业中的应用
科研训练调研报告虚拟仿真技术在制造业中的应用虚拟仿真技术在制造业中的应用计算机科学与技术0904班惠苗壮学号：0909091627摘要：虚拟制造是在高性能计算机及高速网络的支持下,采用计算机信息技术、仿真技术和虚拟现实技术,产生一个虚拟环境,对所要进行的产品设计和生产制造活动,进行全面的建模和仿真。
本文介绍了虚拟仿真技术在国内外的发展及在制造业中的应用现状，并提出对该技术未来的希望。
关键字：虚拟仿真技术制造业模拟1.介绍仿真又称模拟,是利用模型方法来重现实际系统中发生的本质过程,并通过实验来研究已经存在的或正在设计中的系统。
计算机仿真技术作为一门新兴的高技术,近年得到迅速的发展,其应用领域及作用越来越大,尤其在航空、航天、国防及其他大规模复杂系统的研制开发过程中,计算机仿真一直是不可缺少的工具,它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥了巨大作用。
虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界,通过多种传感设备,用户可根据自身的感觉,对虚拟世界中的物体进行考察和操作,参与其中的事件,形成一个看似真实的模拟环境,它是模拟仿真在高性能计算机系统和信息处理环境下的发展和技术拓展。
虚拟现实技术包括临境和拟实两个方面。
虚拟制造是在高性能计算机及高速网络的支持下,采用计算机信息技术、仿真技术和虚拟现实技术,产生一个虚拟环境,对所要进行的产品设计和生产制造活动,进行就实际地模拟出其设计开发和制造全过程,并对性能进行全面模拟试验,预测产品的设计和制造合理性、产品性能和制造周期等,以期达到最佳,使整个产品的开发生产周期最短、成本最低、质量最佳。
当前虚拟仿真技术已经广泛应用于娱乐、教育、训练、医学、设计、制造、商业、科学视觉化、网路应用等各种领域。
2.虚拟仿真技术的发展现状从1962年，Morton Heilig发明了实感全景仿真机开始。
虚拟现实技术越来越受到大众的关注。
以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。
机械设计中的仿真和虚拟样机技术
虚拟样机技术：在计算机上建立产品的三维模型，进行仿真分析和优化设计
作用：提高产品设计效率，减少物理试验成本，优化产品性能
应用领域：广泛应用于汽车、航空、航天、电子、机械等各个行业
与传统设计方法的区别
仿真和虚拟样机技术可以减少物理原型的制作，降低成本
仿真和虚拟样机技术可以提前发现设计中的问题，提高效率
船舶维护：通过虚拟样机技术对船舶进行维护和维修，提高维修效率和准确性
机械装备
汽车行业：仿真和虚拟样机技术用于汽车设计和制造，提高效率和准确性
航空航天行业：仿真和虚拟样机技术用于飞机、火箭等设备的设计和制造，提高安全性和可靠性
船舶行业：仿真和虚拟样机技术用于船舶设计和制造，提高效率和准确性
工程机械行业：仿真和虚拟样机技术用于挖掘机、推土机等设备的设计和制造，提高效率和准确性
仿真和虚拟样机技术人才短缺：需要加强人才培养，提高技术应用水平
仿真和虚拟样机技术的发展趋势和未来展望
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智能化仿真技术
发展趋势：从传统的手工仿真到智能化仿真
应用领域：机械设计、航空航天、汽车制造等
未来展望：更加智能化、高效化，实现真正的虚拟制造
技术特点：自动化、智能化、高效化
云仿真技术
应用场景：复杂系统仿真、多学科优化设计、实时仿真
虚拟样机技术的优势：可以提高产品设计效率，降低成本，缩短研发周期
仿真和虚拟样机技术的应用场景
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汽车行业
汽车设计：仿真技术用于优化汽车设计和性能
汽车制造：虚拟样机技术用于模拟生产过程，提高生产效率
汽车测试：仿真和虚拟样机技术用于模拟各种驾驶条件和环境，提高测试效率和安全性
汽车维修：虚拟样机技术用于远程诊断和维修，降低维修成本和时间
虚拟制造技术在现代机械工程设计中的应用
虚拟制造技术在现代机械工程设计中的应用虚拟制造技术是虚拟现实技术和计算机仿真技术在制造领域的综合发展及应用，它为制造业带来全新的概念。
它既是一项先进制造技术又是一种先进制造理念，这项新兴的制造技术为制造业的发展指明了方向，减少了资源浪费，实现了绿色制造，使制造业达到了前所未有的高度集成化与优化，为先进制造技术的进一步发展提供了更广阔的空间，是现代制造业信息化过程中不可逾越的阶段。
本文对虚拟制造技术在现代机械工程设计中的应用进行了研究探讨。
标签：虚拟制造;虚拟现实技术;现代机械;工程设计虚拟制造是20世纪80年代后期美国首先提出来的一种新思想，它是利用信息技术、仿真技术、计算机技术等对现实制造活动中的人、物、信息及产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等，在产品实际生产前就采取预防措施，确保产品一次性开发成功，以达到降低成本、缩短产品开发周期、增强企业竞争力的目的。
一、关于虚拟制造的技术特点一是高度集成。
虚拟制造中产品设计与制造过程是在虚拟的产品数字化模型中进行产品设计、制造、测试等过程，并且在虚拟的制造环境中检验其设计、加工、装配和操作。
因此，易于综合运用系统工程知识、并行工程和人―机工程等多学科先进技术，实现信息集成、知识集成、串并行交错工作机制集成和人―机集成。
二是敏捷灵活。
开发的产品（部件）可存放在计算机里，既节省仓储费用，利于产品再次快速改型设计，从而大幅度缩短了生产准备周期，降低了成本，提高了产品从设计、制造到销售全过程的整体性和敏捷性。
三是分布合作。
虚拟制造通过Internet可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一产品模型上同时工作，相互交流，实现资源共享，发挥各自特长，实现异地设计、制造，从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化，将制造业信息化与知识化融为一体。
二、虚拟制造技术对发展我制造业的作用一是减少资源浪费，实现绿色制造。
机械工程中的虚拟设计与仿真技术
机械工程中的虚拟设计与仿真技术近年来，虚拟设计与仿真技术在机械工程领域中的应用越来越广泛。
虚拟设计与仿真技术可以通过计算机建立虚拟环境，模拟真实的机械设计过程，有效地提升了机械产品设计的效率和质量。
在本文中，我们将探讨虚拟设计与仿真技术在机械工程领域中的应用，并展望其未来发展的前景。
一、虚拟设计技术虚拟设计技术是指利用计算机技术和相关软件，通过建立虚拟环境来实现产品设计过程的一种方法。
与传统的设计方法相比，虚拟设计技术可以更加直观地展示产品的设计效果，帮助设计人员更好地理解和调整设计方案。
通过虚拟设计技术，设计人员可以在计算机模拟环境中进行多种设计方案的比较和选择，大大提高了设计效率和质量。
在机械工程领域中，虚拟设计技术可以应用于各个环节，包括产品概念设计、结构设计、运动分析等。
例如，在产品概念设计阶段，虚拟设计技术可以创建逼真的三维模型，通过交互式操作来实时修改和优化设计方案。
在结构设计阶段，虚拟设计技术可以进行强度和刚度分析，帮助设计人员预测和解决潜在的结构问题。
在运动分析阶段，虚拟设计技术可以模拟产品在实际使用过程中的动态行为，从而为产品设计提供有力支持。
此外，虚拟设计技术还可以与其他工程软件相结合，如CAD、CAE等，形成一套完整的设计流程。
通过虚拟设计技术，设计人员可以快速、准确地完成产品设计，对设计的可行性和效果进行全面评估，从而降低开发成本和周期，提高产品的竞争力。
二、仿真技术仿真技术是指借助计算机模拟现实世界的过程和行为，从而获得有关系统或过程的信息的一种方法。
在机械工程领域中，仿真技术主要用于模拟和预测产品的性能和行为，并帮助设计人员做出合理的决策。
在产品设计阶段，仿真技术可以模拟产品在不同载荷和环境条件下的性能表现。
例如，在模拟动力机械系统中，仿真技术可以通过建立数学模型，模拟系统在加速度、速度和位移等方面的特性，并分析系统的稳定性和振动特性。
在模拟液压机械系统中，仿真技术可以模拟液体流动和压力分布，从而分析系统的油液泄漏和功率损失情况。
1 CAE技术原理及模拟仿真.ppt
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CAE发展历史
特别优异,具有强大的模型级材料模块和宽广的特性分析范围。 1986年ADINA公司成立，开发的ADINA除广泛应用到各
行业之外，还能真正实现流场、结构和热力学的耦合分析，被 业内人士认为是有限元发展方向的代表。
1987年LSTC开发出LS-DYNA,具有强大的显式动力学分 析功能，能模拟仿真工程中的接触、碰撞和爆炸等真实结构行 为。
20世纪90年代是CAE技术的成熟壮大时期。主要发展是 将CAE与CAD和CAM软件集成为CAD/CAE/CAM系统,从而形 成一个完整、方便的实用产品。CAD技术经过三十年的发展, 经历了从线框技术到曲面技术,再到参数化技术,直至目前的变 量化技术,为CAE技术的推广应用打下了坚实的基础。这期间 各CAD软件开发商一方面大力发展自身CAD软件的功能,另一 方面通过扩展CAE功能或并购CAE软件来增加其软件CAE功能 ,如著名的CAD软件CATIA、UG、Pro/E都增加了基本的CAE
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CAE技术基本概念
3. CAE技术在机械领域中的应用
(1) 运用有限元和模态分析等方法对机械产品的结构进 行强度分析、振动分析和热分析，并运用结构强度与寿命评 估的理论、方法和规范，对结构的安全性、可靠性以及使用 寿命做出评价与估计；
(2) 运用过程优化设计方法在满足设计、工艺等约束条 件下，对产品结构性能及工艺过程达到最优；
1970年Swanson成立Swanson Analysis System Inc. (SASI)后来重组后改为ANSYS公司,开发ANSYS软件。
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CAE发展历史
至此世界上三大致力于有限元分析的著名CAE软件公司相继成 立。
PPT课件—工业机器人集成系统数字化设计与仿真4.6.1 PS软件的联合虚拟调试(例4-6)
4.6.1 PS软件的联合虚拟调试
4.6.1 PS软件的联合虚拟调试
虚拟调试是数字孪生的核心技术之一，是在虚拟环境下完成产品和设备的设计、集成、运行的一种 调试技术。通过虚拟调试，用户可以在没有物理设备的情况下，运用建模、仿真和控制等方面的专业软 件，对产品、设备和工艺进行反复调试、验证、修改和优化，并能把相关结果映射到真实的物理环境之 中。因此，在自动化生产线、机器人工作站正式生产、安装之前，就能在虚拟环境对其进行虚拟调试， 进而完成成产线规划、机器人路径规划、干涉检查以及PLC逻辑控制编程等工作。
图4-67 “外部连接”对话框和“验证外部连接”对话6）在操作树中，右击“CompOp”，在弹出的菜单中单击“生成外观”，则在对象树的“外观”文件 夹下显示多个组件。单击菜单栏“主页”→“查看器”→“信号查看器”，打开“信号查看器”。在操作 树中，单击“green”操作，单击菜单栏“控件”→“操作信号”→“创建非仿真起始信号”按钮 ，在 “信号查看器”中新出现信号“green_start”。重复操作，新建“yellow”操作起始信号 “yellow_start”，新建“red”操作起始信号“red_start”，如图4-68所示。分别单击信号 “green_start”“yellow_start”“red_start”的“外部连接”列，单击选中“LIGHT”，在“地址” 列，分别输入0.1、0.2和0.3，即将上述3个信号分别与PLC的Q1、Q2和Q3建立连接。
图4-65 “外部连接”对话框
图4-64 “选项”对话框
图4-66 “添加PLCSIM Advanced 2.0+连接”对话框
4.6.1 PS软件的联合虚拟调试
（5）在“外部连接”对话框中，单击“LIGHT”，单击“验证”，弹出“验证外部连接对话框”，如 图4-67所示，显示“所选外部连接有效”，单击“确定”，在“外部连接”对话框中单击“确定”， 在“选项”对话框中单击“确定”。 注意：如果“选项”对话框显示不完整，看不到“确定”按钮，则可以调整Windows系统设置的 “缩放与布局”，“更改文本、应用等项目的大小”改为较小尺度，如100%。
机电一体化教学中仿真软件的应用分析
机电一体化教学中仿真软件的应用分析刘东利【摘要】机电一体化教学中存在很多问题，主要是学生的实践能力太低，为了解决这一问题，在机电一体化教学中引入了仿真软件。
本文对Proteus仿真软件进行了简单介绍，并以其在机电一体化电路设计中的实例应用，阐述了仿真软件Proteus的电路设计全过程。
%Teaching Mechatronics exist many problems,mainly students practical ability is too low,in order to solve this problem,the introduction of teaching mechatronics simulation software.In this paper, Proteus simulation software for a simple introduction,and its circuit design in mechatronics application instance,describes the circuit design simulation software Proteus whole process.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2014(000)015【总页数】3页(P140-141,84)【关键词】机电一体化;Proteus仿真软件;应用【作者】刘东利【作者单位】东营职业学院，东营，257091【正文语种】中文“机电一体化”是工业发展的必然趋势，它是结合了信息技术、电子技术及机械技术，是一种高新技术，实现了生产过程和产品的最优。
机电一体化的飞快发展，促进了工业的飞速发展。
企业要想生存，必须发展机电一体化，抢占技术的制高点。
因此，在机械制造和机械电子工程中，机电一体化是十分重要的课程。
机电一体化的教学实践性非常强，所以在教学过程中必须结合仿真软件，比如，单片机接口技术的设计，只有利用仿真软件，才能充分掌握单片机接口系统的仿真方法及电路设计。
智能制造在机械设计技术中的应用分析
智能制造在机械设计技术中的应用分析摘要：智能制造背景下，应用自动化技术的机械设计生产不仅能够切实有效地提高生产效率，降低人工操作的误差。
机械设计技术中合理应用智能制造，满足行业发展需求，有助于提高设计质量与效率，显著降低能耗。
同时，需要机械设计领域中合理应用智能制造技术，根据自身需求选择合适技术，切实发挥智能制造技术优势，推进行业健康发展。
基于此，本文主要分析了智能制造在机械设计技术中的应用。
关键词：智能制造；机械设计技术；应用中图分类号：TH122文献标识码：B引言智能制造环境下的机械设计技术的应用是制造业向智能化高效化和可持续发展的重要方向。
智能化机械设计技术的出现，提高了机械设计的效率、质量和可靠性。
未来，智能制造环境下的机械设计技术将会继续发展与创新，推动制造业向智能化和可持续发展迈进。
1智能制造背景概述科学技术的不断发展，推动各类先进的技术如5G、大数据、云计算、人工AI等融合在起＆智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统，智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库，而且还具有自学习功能，还有捜集与理解环境信息和自身的信息，并进行分析判断和规划自身行为的能力。
一方面，将这些技术应用到传统制造领域中，能够切实有效地提高制造精准性、规范性，降低人工操作误差，提高制造质量水平；另一方面，在创新技术的支撑下，科研人员可以结合现实需求研发更多关键技术，攻克制造重难点，对机械产业的各个环节进行优化，进而挖掘产业发展潜力。
2智能制造在机械设计技术中的应用2.1产品设计与优化第一，在产品设计方面，智能制造可以通过CAD（计算机辅助设计）软件进行三维建模，自动化地生成产品的设计图纸，提高了设计效率和精度。
此外，智能制造还可以通过虚拟样机技术，将产品设计转化为虚拟模型，进行数字化仿真分析和测试，从而避免了传统实物测试方式中的成本和时间浪费，同时提供更多的设计方案选择。
第二，在产品优化方面，智能制造可以通过模拟优化技术，对产品进行全方位的仿真分析和优化，比如流体力学分析、热力学分析、结构分析等等，从而提高产品的质量和性能。
三维建模与仿真技术在机械类课程教学改革中的应用实践
三维 建 模 与仿 真 技 术在 机 械 类 ‘ 课 程 教 学 改 革 中 的 应 用 实 践
赵 敬 云 任 ， 娟２
（ ． 南机 电高 等专科学校 ， １河 河南 新 乡 ４ ３ ０ ；． ５ ００ ２ 河南省工业科技学校 河南 新 乡４ ３０ ） ５ ０ ３
摘要 ： 传统的工科专业在教学过程 中存在 着教 学成本 高、 学方法不直观、 学 内容抽象等 弊端。文章 以机械设 教 教
第２ ０卷 第 １ 期
２１ ０ ２年 １月
河南机 电高等专科学校学报
Ｊｕ ａ ｏ ｎｎＭｅｈｎｃ ｎ ｌｃ ｉ ｌＥ ｇｎｅｉｇＣ ｌｇ ｏｒ ｌ ｆ ｎ Ｈｅａ ｃ ａ ｉ ａ ｄＥｅｔｃ ｎ ｉｅｒ ｏｌ ｅ ｌ ａ ｒａ ｎ ｅ
ｖ １２ № ． ｏ． Ｏ １
Ｊｎ ２ １ ａ．０ ２
计 与制造专业教学 改革作 为研 究对象 ， 主干课程机械 制 图、 在 机械 制造基础 、 液压 与气压传 动等 中引入 三维建模
与仿真技术 ， 利用数字模型增强教 学的直观性 。以虚拟仪器 替代或者辅 助实训教 学 ， 高 了教 学效果 ， 提 教学质 量
得 以保 证 。
关键词 ： Ａ ； 学改革； Ｃ Ｉ教 三维建模 中图分类号 ： ７２ Ｇ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ８— ０ ３ ２ １ ） １— ０ ７— ４ １０ ２必备 的课题。 目前 很多高校与企业联合建立 准确率并缩短真实实训所需的时间。 工程环境仿真软件可以降低实验材料的损耗 ， 比 了大 量 的 工程 训 练 中心 、 程 实 训 中心 ， 的高 校 提 工 有 出订 单 式 培 养 ， 业 生 动 手 能 力 强 、 手 快 、 业 率 如数控 加 工实 训 ， 生 直 接 上 机 床 实 验 ， 毕 上 就 学 材料 、 具 、 刀 高 。各个高 校 的基本 情况 大不 相 同 ， 的高 校 由于 资 设备损耗都非常大 ， 有 在实训之前借助数控仿真软件 ， 熟悉机床操作 ， 通过仿真软件检验数控编程 的相符程 金 问题 ， 器设 备不 足 ， 仪 只能几 个 人 一 组 ， 生 动手 的 学 机会 很 少 ， 的高 校辅 导 教 师 人 员 不 足 ， 制 订 专 业 度 ， 而节 省 了大 量经 费 。 有 在 从 由于视觉 的原 因 ， 某些 真 实设 备 不 如虚 拟设 备 直 培养 计划 时学 时有 限 ， 验实 训 课 程 开 出率 较 低 。有 实 的高 校既不 缺 资金 ， 也不 缺人 员 ， 由于专 业 特 殊 ， 但 像 观 ， 比如机 床 减 速 器 ， 真 的减 速 器 将 上箱 体 作 为 透 仿 航 空维 修 与工 程 、 空 维 修 管 理 等 专 业 ， 校 不 可 能 明 ， 而 清楚 地 看 到 减 速 器 的具 体 结构 ， 航 学 从 特别 是 液 压 其 通 买来 几架 波 音 飞 机供 学 生拆 装 实 习 。针 对 不 同 的教 元件 ， 原 理 图 和零 件 的实 际结 构 图 相差 迥 异 ， 过 学基 础 建 立 虚 拟 实验 室 ， 分 利 用 虚 拟 设 计 、 拟 实 虚拟零 件 获得 原理 性 知识 更 为深刻 。 充 虚 训 等 资源 ， 用 多 媒 体 技术 、 利 网络 技 术 等 营 造 出一 个
机械设计制造及其自动化特点分析
机械设计制造及其自动化特点分析摘要：近年来，随着科技的不断进步和制造业的快速发展，机械设计制造及其自动化已经成为引领行业发展的重要趋势。
自动化技术的广泛应用使得机械设计制造过程变得更加高效和精确。
从自动化生产线到智能化机器人，各种自动化特点正在改变着传统的机械设计制造模式，并对其产生深远影响。
本文将系统地分析机械设计制造及其自动化特点，并探讨自动化对其效率和质量的影响，以期为未来研究和实践提供有价值的参考和指导。
关键词：机械设计制造；自动化；自动化生产线引言随着科技的不断进步和制造业的快速发展，机械设计制造在现代社会中扮演着重要的角色。
自动化技术的广泛应用使得机械设计制造过程变得更加高效和精确。
然而，机械设计制造及其自动化特点仍然值得深入研究和探索。
本文旨在分析机械设计制造及其自动化特点，并讨论自动化对机械设计制造过程中效率和质量的影响。
通过对国内外相关研究的综述和分析，提出了未来研究的方向。
1.机械设计制造在制造业中的重要性和应用范围机械设计制造在制造业中具有重要的地位和广泛的应用范围。
机械设计制造是实现产品创新和生产的基础，为其他行业提供了所需的各种设备和工具。
机械设计制造是工业生产的核心环节，直接影响着生产效率和产品质量。
无论是汽车、航空航天、电子、化工还是医疗设备等领域，都离不开机械设计制造的支持和推动。
此外，随着科技的快速发展和智能化的兴起，机械设计制造也逐渐涉足到新兴领域，如机器人技术、自动化生产线等，为人们的生产和生活带来了更多便利和可能性。
2.自动化技术在机械设计制造中的作用自动化技术在机械设计制造中发挥着重要的作用。
自动化技术提高了生产效率和精确度，减少了人为操作的误差和劳动强度。
通过自动化控制系统和智能化机器人的应用，可以实现连续、高速和精密的生产过程，大幅提升了机械设计制造的生产效率。
自动化技术也有助于提升产品质量。
自动化设备能够实时监测和控制生产过程，减少了人为因素的干扰，提高了产品的一致性和稳定性。
仿真技术在机械设计制造中的应用研究
仿真技术在机械设计制造中的应用研究摘要：现阶段，机械设备是企业生产的物质技术的基础，在现代化的生产工具在各行业都有广泛的应用。
伴随着科学技术的进步和计算机技术的发展，仿真技术逐渐实现普及，并为各个行业带来了全新的转型契机。
仿真技术作为科技发展的一项重要成果，具有较强的技术性，可以做出仿真化的模拟效果。
这在机械设计和制造中有着重要应用，能够有效提升机械设计制造过程中的准度和精度，弥补传统机械设计制造中的缺陷，进而提升整体设计与制造效率和质量。
本文便立足于此展开探究，首先对仿真技术与机械设计制造的概念进行了简单阐述，其次分析了仿真技术的分类，针对仿真技术在机械设计制造中的应用价值、应用对策展开了相应探索，并对其发展趋势进行了分析，希望可以为相关人员提供可靠参考。
关键词：仿真技术；机械设计制造；应用研究引言智能制造是一种符合时代发展趋势的新型制造方式，将自动化技术与制造业有机地融合在一起，能够有效地减少人力资源的消耗，并能够满足不断改变的市场需求。
在一些方面，智能制造能够代替人类从事工作，在机器制造业中，可以构成一种与人相结合的工作方式，从某种意义上来说，智能制造已经变成了新工业革命的一个象征，也是对将来制造业经济发展起着重要作用的一个决定因素。
我国一直在对智能制造技术进行深入的研究和剖析，使其在智能制造方面有了长足的进展，并拥有广阔的发展空间。
目前，国内的智能化生产仍有一定的缺陷。
为此，我们应该在发展过程中，通过学习国外先进的先进技术，逐步将机器的设计、制造与自动控制技术推广到工业领域，为社会发展注入新的动力和力量。
1仿真技术概述仿真技术是一种通过建立数学模型和计算机模拟来模拟现实世界的方法，它允许在虚拟环境中进行实验和分析，以预测和评估不同情况下的系统行为。
基于信息化技术和计算机技术等支撑，其可以对运行原理和控制技术进行深入分析。
在机械臂设计中，仿真技术可以模拟机械结构、运动、力学特性等，帮助工程师优化设计方案、测试性能、预测运动轨迹，从而减少实际试验成本和时间，提高设计的准确性和效率。
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机械虚拟设计及仿真技术在设计中的应用及实例分析
作者：刘淼
来源：《科学与财富》2015年第19期
摘要：目前虚拟设计及仿真技术已经广泛应用于机械设计制造中，使得机械设计制造更简单形象，效率也得到提高。
关于虚拟设计在设计中的运用，本文主要以齿轮建模为例，用CATIA建立三维模型后，导入ANSYS中进行分析，分析出齿轮在受力时力的不同方向分布情况以及应力分布情况，通过与理论分析结果的比较，验证了ANSYS在齿轮分析中的有效性和准确性，为齿轮的优化设计奠定了基础。
关键词：虚拟设计及仿真；CATIA；ANSYS；有限元分析；数值分析
1 引言
虚拟现实技术又称灵境技术，涉及图像分析技术、人机交互技术、传感技术等。
通过计算机对复杂数据的可视化操作，将人“投射”到虚拟环境之中。
美国于上世纪80年代将虚拟现实技术应用在“虚拟行星探索”试验计划之中。
我国虽然起步较晚，但是随着各学科的快速发展，我国的虚拟现实技术也取得了长远的进步。
[1]
随着计算机的发展，虚拟现实技术在各领域得到广泛应用，国内外虚拟现实技术主要涉及到通过计算机图形技术建立三维仿真的视觉效果，在电影领域，《阿凡达》动画渲染需要的硬盘存储空间就超过1PB，要由500块2TB的硬盘搭建这套存储系统。
我们可以看到世博会的中国馆眉到流动的清明上河图，可以看到最先进的虚拟现实技术。
[2]
2 齿轮三维模型的建立与分析
2.1 VB对CATIA的二次开发
建立齿轮的三维实体模型的方法有很多，如通过UG、Pro/E等三维软件直接建立三维模型，或者通过利用CAXA电子图板的绘制高级曲线中的功能，形成齿轮的端面廓形，然后将其导入有限元分析软件ANSYS中，再利用ANSYS的前处理器的建模功能，由齿轮的渐开齿廓线生成三维的齿轮实体模型。
本文是应用CATIA的强大三维实体模型功能以及VB（Visual Basic）友好的人机交互界面，Visual Basic是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。
从任何标准来说，VB都是世界上使用人数最多的语言——不仅是盛赞VB的开发者还是抱怨VB的开发者的数量。
它源自于BASIC编程语言。
VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据
库，或者轻松的创建ActiveX控件。
程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。
本文通过VB对CATIA进行二次开发，建立齿轮传动的三维模型，然后将建立的齿轮三维模型导入ANSYS中。
2.2 齿轮传动模型的建立与分析
二十世纪七十年代以前人们用经典的弹性力学方法求解接触问题[3]。
随着计算机的技术的发展，各种数值方法得到广泛的应用。
接触问题的数值方法又称为非经典弹性力学方法，包括有限元法，边界元法和数学规划法，边界元与有限元的偶合法，边界元或有限元与数学规划法的结合[4]。
数学规划法是将连续条件、非嵌入条件，引入接触体的能量泛函中，求解能量最小化序列问题。
这种方法有时得不到最优解。
有限元法发展早，有普及广、功能强的大型标准程序，如：SAP、ADINA、ANSYS等，用的较多。
所做的研究有：有大连铁道学院[5]做的根据接触问题的有限元二次规划解法，定量分析了影响强度的几个因素。
本文所分析的齿轮传动的主要数据为齿数51、厚度28mm、分度圆直径102mm、模数2mm，运行VB开发的齿轮工具箱，生成齿轮模型，然后建立完整分析齿轮模型。
将建立好的三维模型导入ANSYS中，按划分网格、施加载荷和约束及后处理的步骤对齿轮进行分析，分析结果如图1、图2。
要对齿轮进行接触分析的有限元计算，划分网格的质量是很关键的。
若直接利用ANSYS提供的自由网格划分功能，对整个齿轮划分网格，划分出单元是四面体形状，轮齿上的网格划分的很细，轮体上的网格划分很粗，致使轮齿和轮体上的单元大小相差很大，在计算时易形成病态的刚度矩阵。
由于体扫掠网格划分方法，划分出的单元形状是六面体单元，易于控制实体各部分的网格的大小，故对两个齿轮的三维实体采用体扫掠网格划分方法。
为能进行体扫掠网格划分，对两个齿轮实体模型进行了合理的分块，每块是只包含一个源面和一个目标面的小实体，这些小实体是相互粘接的以保证划分网格也是相联接的。
对每个小实体进行网格划分控制，着重对齿轮上的轮齿进行较细划分，使两个齿轮在啮合时有足够的单元参与接触并使轮体与轮齿上的网格划分尽量均匀。
这样划分的网格计算比较精确。
同时要对齿轮上的轴向上的线和齿轮端面轮廓上的线划分的单元数要进行适当的控制，使轮齿和轮体的网格划分尽量均匀，必须使用网格划分工具的功能对齿轮进行网格划分的控制。
从应力云图和受力图可以看出，齿根应力最大，最大变形量为位于齿轮顶端，这与理论相符。
但是，由于在做齿轮分析时没考虑：齿向载荷分布系数、齿廓齿轮的应力、修正系数、齿形系数、重合度系数等修正因素，所以与实际有一定的差距，如果综合考虑以上因素，结果应该更加准确。
由于直接在ANSYS中精确建立齿轮的齿廓很困难，可利用CATIA的强大三维建模功能与VB友好的界面及强大的二次开发功能，建立齿轮的三维模型。
并将此三维模型导入ANSYS中，在ANSYS软件中进行分析及处理。
3 结论
CAD/CAM技术在机械设计制造行业的广泛应用使得其效率得到提高，而虚拟现实技术则作为它们的扩展，使在平面的显示得到了向空间的发展，并且人机交互得到大幅提高，机械设计制造流程变得更加形象简单。
随着技术的发展，未来很可能会产生像科幻电影《钢铁侠》里那样的设计系统：全息投影，直接用手操作，并且数据实时智能化存储，人机甚至可以用语音直接对话而不是采用呆板的键盘输入，设计制造智能控制。
届时，因其强大的互动性和及其简单的操作，机械设计制造将不是少部分人的专利，而是全民都可以参与其中，整个制造业将发生翻天覆地的变化。
参考文献
[1] 陈泽等.基于虚拟现实的移动械臂控制系统分析[J]，山东建筑大学学报，2013，2（1）：68-72
[2] 郭朝霞.虚拟现实技术实现机械产品的优势分析[J]，教育教学论坛，2014，5（20）：197-200
[3] 杜庆华，于寿文.弹性理论[M]，北京：科学出版社，1992
[4] 李润方，.龚剑霞.接触问题数值方法[M]，重庆：重庆大学出版社，1991
[5] 张展.齿轮减速器现状及发展趋势[J]，水利电力机械，2011，23（1）：58-59。