基于Solidworks软件的虚拟样机技术及其应用

     机械工程中的虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技术，是20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展的一项新技术。其核心是机械系统运动和动力学仿真技术，同时还包括三维CAD建模技术、有限元分析技术、最优化技术等相关技术。运用虚拟样机技术，可以大大简化机械产品的设计开发过程，大幅度缩短产品开发周期，大量减少产品开发费用和成本，明显提高产品质量，提高产品的系统性能，获得最优化和创新的设计产品。

     1虚拟样机分析技术

     1.1虚拟样机技术的研究范围

     虚拟样机技术的研究对象是机械系统。机械系统可以看作是多个相互连接、彼此能够相对运动的构件的组合。

     虚拟样机技术的研究范围主要是.①机械系统的静力学分析，即在一定条件下，将机械系统看作是刚性系统，系统中各构件之间没有相对运动，此时，主要分析在各种力的作用下，各构件的受力和强度问题;②机械系统运动学分析，主要涉及系统及各构件的运动分析，而与引起的力无关;③机械系统的动力学分析，主要涉及系统在外力作用下，各构件之间的运动关系，是运动分析和动力学分析的混合形式。

     1.2虚拟样机技术的相关技术

     一个优秀的虚拟样机设计系统的主要技术构成见图1。由图1可见，虚拟样机技术的相关技术主要包含6个方面o.}.,i①计算机辅助设计((CAD)技术。用于机械系统的几何建模，或者展现机械系统的仿真分析结果。②有限元分析((FEA)技术。可以用机械系统的运动学和动力学的分析结果，确定进行有限元分析所需要的外力和边界条件。或者利用有限元分析对构件应力、应变和强度进行进一步的分析。③驱动元件建模技术。虚拟样机技术还必须提供驱动力元件，还模拟各种载荷，比如电动力、风力等;④模型反求技术。利用实物进行测量，然后通过反求工程，快速建立机械系统模型。⑤控制系统分析技术。虚拟样机技术还可以运用控制理论，对机械系统进行运动仿真。或者，借助于其它控制系统分析软件，进行机械和控制系统的联合仿真分析。⑥优化技术。通过虚拟样机技术进行机械系统的优化设计和分析，确定最佳设计结构和参数，使机械系统获得最佳的综合性能。

     2  虚拟样机技术软件集成

     CAD实体建模仅是整个设计过程的一环，主要用于完成零件设计、装配体设计和自动生成工程图。基于三维特征元素的建模和面向特征元素的数据修改是通过来完成的，并且二维、三维数据全相关，修改任何一个零件的二维尺寸，都会引起其三维零件图和装配图的自动修改，甚至与其有紧密联系的相关零件的尺寸也会变化;反之修改三维尺寸也会有同样结果。这样就可以实现完全的动态参数化设计。另外，中有一个特征管理员，通过它可以随时随地修改某一特征元素的几何尺寸，而不必考虑各几何特征的相互关系和先后次序，极大地方便了设计人员，提高了设计效率。