3-RRR并联机构虚拟样机设计与仿真(9)

3-RRR并联机构虚拟样机设计与仿真

南京理工大学硕士学位论文３－ＲＲＲ并联机构虚拟样机设计与仿真

该技术一出现，立即受到了欧美日等工业发达国家、有关科研机构和大学、世界上许多著名大公司的极大重视，目前已经在许多领域取得了成功的应用，获得了很好的经济和社会效益。我国《制造与自动化领域“十五”计划及２０１５年远景规划》也十分重视虚拟样机技术的应用，将其列为今后攻关和推广的重点方向和关键技术之一。

根据国际权威人士对机械产品性能试验和研究开发手段的统计和预测，传统的机械系统实物测试和试验研究方法，将在很大程度上会被迅速发展起来的计算机数字化仿真技术取代。虚拟样机技术核心是基于机械系统运动学和动力学的动态仿真技术，同时还包括三维ＣＡＤ建模技术、有限元分析技术、机电液控制技术、最优化技术等相关技术。虚拟样机分析软件根据机械系统中所有构件的几何位置、质量和转动惯量建立每个构件的运动和动力学方程，然后根据给定的构件之间的约束关系，建立整个机械系统的联立约束方程，最后利用计算机数值解的方法，求解所有构件的运动和动力学方程，获得机械系统中所有构件的位置、速度、加速度和受力。同时，利用三维ＣＡＤ技术，实时再现机械系统的运动状况。

目前，最先进的虚拟样机技术及其应用软件已经能够实现以下功能：

（１）完成在不同工况下，样机的计算机三维几何形体、载荷和运动约束建模；（２）对各种复杂的机械系统进行静力学、运动学和动力学仿真分析，获得虚拟样机的整体性能，以及所有构件的位移轨迹、速度、加速度，各种受力状况等等；

（３）可以任意地模拟再现机械系统及其所有零部件，在不同操作工况下的运动和动力学性能，从不同角度观察样机，实现虚拟现实的效果，直观地发现潜在故障和不足：

（４）可以对整个机械系统的性能进行调试、分析和安全评价，进行各种设计研究、试验研究和优化分析；

（５）可以在虚拟样机分析结果的基础上，进一步利用有限元技术对机械系统各个零部件的强度、刚度和各种缺陷的危害性做出分析和安全评价：

（６）可以同其他领域的仿真分析软件，例如：自动控制仿真软件、液压气动仿真软件，进行联合调试和分析，获得机电液一体化系统的整体性能：

（７）可以对复杂的机械系统进行线性化处理，以便能够快速分析机械系统的各种动态响应；

（８）以虚拟样机技术及其分析软件为二次开发平台，开发适用于各种特殊领域的专用软件，例如：汽车模块、铁路机车模块、轮胎模块、柔性模块、液压模块、控制模块等等，提高建模和分析效率。

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