虚拟样机技术在机械工程设计的应用

虚拟样机技术的兴起为机械设计提供了新的设计理念和方法。虚拟样机技术在机械设计中的应用是指机械设计的初级阶段,设计处于初始阶段,虚拟样机的计算机创建、计算机的机械仿真结果和功能设计都是基于各种模拟实验和试验。通过虚拟样机技术可以发现设计中存在设计上的缺陷,同时对力学性能进行了改进和优化。 1虚拟样机技术概述

与传统的物理原型技术相比,虚拟样机技术具有明显的虚拟特征。在计算机和软件程序的帮助下,工程师可以有效地建立三维模型。在仿真系统的基础上,积极进行仿真实验,对机械运行的具体情况进行深入的分析和评价,以保证工程师能够进行设计。及时发现工作中的不足,采取适当措施,有效地提高和进一步优化机械设计工作的质量和效率。虚拟样机技术是利用计算机辅助设计等相关设计和绘图模型,合理地利用仿真技术完成机械设计工作的一种新型计算机技术。虚拟样机技术最突出的特点是在机械设计阶段,通过高技术应用完成开发、分析和设计任务,从而缩短了实际的开发周期和设计周期。机械设计的质量和效率可以不断地提高和降低。设计成本的目标可以实现,以进一步提高公司在市场上的竞争力。 2虚拟样机优势

虚拟样机技术实质上是一种涉及多体系统运动学、动力学建模理论及其技术实现的仿真技术。虚拟样机是一种先进的建模技术,同时也与信息管理和仿真技术互通。虚拟样机是出现在计算机上的实际产

品模型,也称为数字原型。虚拟样机智能化是一种人机交互的机械设计技术,由计算机辅助工程师设计,而不是由计算机编程的产品设计分析。虚拟样机不因其虚拟性而落后于材料原型,在一定程度上具有与材料原型相似的功能,检测的真实性可信。基于机械设计知识和相关分析软件,通过分析产品的运动学、动力学、强度分析、疲劳寿命等虚拟模型,对研究的产品进行性能测试,以保证产品质量的优化。 3抽油机设计中虚拟样机技术应用

3.1抽油机三维模型的建立。选用UniGraphicNX2或SolidWorks作为抽油机三维装配模型建模平台。在整个设计中,运用的是自上而下的模型。首先进行抽油机各构件的模型建立,其次进行抽油机各部件的模型建立,最后进行抽油机整机装配的模型建立。在整个三维模型的建立过程中,通过对零部件建模文件的分割和存储,可以避免在建模时的文件浪费现象。在数据加载的过程中,设置搜索关键词,以此实现模型的均匀加载。3.2装配方面存在的问题。抽油机的横梁、游梁采用钢板切割焊接,每个板的设计都要充分将焊缝及坡口的大小和形状问题考虑其中。可以直接按照图纸模型进行装配,一定程度上确保了装配件的正确性和可使用性,也为后续的可行性打下了良好的基础。对零部件装配工艺进行管理和研究,再根据焊接后零件的结构,对部分零件的尺寸和端面形状进行了修正。在装配顺序中,先将确定部件外形的较大的零件部分添加到装配中,然后将其他零件部分按装配顺序添加到装配中,并根据外形对零件的尺寸和端面形状进行校正,确保程序正确。3.3误差方面存在的问。如果虚拟样机能够充分

描述抽油机的所有属性,就可以得到量化的最优设计。但在现实中,虚拟样机技术对优化设计方法提出了更高的要求。首先,确定适合的抽油机设计课题对虚拟样机技术的优化是非常重要的,只有确定了方向,才能进行下一步骤的实现;其次,优化抽油机设计中一般情况下都会有几种或多种设计目标,能够明确将不同方面的问题进行优化;最后,对虚拟样机的优化设计,需要考虑到虚拟样机存在的误差问题,优化的结果存在误差也是必然的,所以对得到误差和计算存在问题的处理方法和处理模型进行优化,是非常必要的。3.4从实体模型到虚拟样机。装配模型是虚拟样机系统的基础,虚拟样机系统包含更多的内容。在ADAMS(机械系统动力学自动分析)系统中,将相关的数据输入虚拟样机,此时虚拟的样机系统基本完成。这时的虚拟样机是可以对系统数据进行修改的,可以增加样机运行的正确性。3.5抽油机运动特性虚拟测试分析。在对虚拟样机系统的模拟分析过程中发现,抽油机的实际运行速度不高,但在上冲程和下冲程的起始段都会出现突然加速的情况。对后处理模块进行运动参数的设置发现,抽油机典型的运动点在悬挂点处。通过对悬挂点运动参数的分析可以看出,悬挂点的位移按正弦规律变化,实际行程略大于设计值。当抽油机的特定结构发生变化时,要对理论计算结果进行调整。从悬挂点的速度和加速度曲线上看,抽油机在看似运行平稳的情况下,速度和加速度也会有较大的变化。当抽油机停止于上死点或下死点时,启机会引起一定的冲击载荷,从而影响电机的工作状态。这也是四杆抽油机常见的故障。从速度曲线分析可知,抽油机上下冲程的最大速度出现在游梁

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