虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種新型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)之中。模擬樣機(jī)技術(shù)憑借著比傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)更加系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的領(lǐng)域拔得頭籌。而且虛擬樣機(jī)技術(shù)的興起，為各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了一種全新的設(shè)計(jì)理念。本文就是著重介紹一下虛擬樣機(jī)技術(shù)以及其在機(jī)械設(shè)計(jì)之中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：虛擬樣機(jī)技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)械系統(tǒng)虛擬樣機(jī)

虛擬樣機(jī)是實(shí)際的產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上的一種表示方式，所以人們又稱其為數(shù)字化樣機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用之中，虛擬樣機(jī)技術(shù)將會(huì)為機(jī)械設(shè)計(jì)開(kāi)辟一條新的設(shè)計(jì)思維。 由于虛擬樣機(jī)技術(shù)是把虛擬建模技術(shù)與分析技術(shù)相結(jié)合的，主要還是針對(duì)產(chǎn)品在投入使用后的各種工作狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，從而達(dá)到預(yù)測(cè)產(chǎn)品整體性能的

目的。這樣一來(lái)，對(duì)于產(chǎn)品的改進(jìn)，以及提高產(chǎn)品各方面的性能都有很大的幫助。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)這種對(duì)于產(chǎn)品實(shí)用性要求較高的設(shè)計(jì)工程，虛擬樣機(jī)技術(shù)將會(huì)發(fā)揮比較優(yōu)良的作用。

一、虛擬樣機(jī)技術(shù)的簡(jiǎn)介

實(shí)際上，虛擬樣機(jī)技術(shù)因其在實(shí)用性上展現(xiàn)的巨大優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到了不少產(chǎn)品設(shè)計(jì)的青睞，為了能夠更進(jìn)一步了解虛擬樣機(jī)技術(shù)，接下來(lái)就簡(jiǎn)單介紹一下虛擬樣機(jī)技術(shù)。

虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種新型的設(shè)計(jì)方法，它是基于虛擬樣機(jī)的一種數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)。對(duì)于虛擬樣機(jī)，顧名思義就可以知道。虛擬是一種完全數(shù)字化的方法，是借助于網(wǎng)絡(luò)通信的分布式工作同時(shí)基于多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，而樣機(jī)就是正式產(chǎn)品投產(chǎn)之前制造的實(shí)驗(yàn)機(jī)型，用以評(píng)價(jià)產(chǎn)品的綜合性能。由此可見(jiàn)，虛擬樣機(jī)技術(shù)就是使用虛擬樣機(jī)來(lái)代替物理樣機(jī)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估的過(guò)程。

虛擬樣機(jī)技術(shù)可以通過(guò)虛擬樣機(jī)模型來(lái)輔助物理樣機(jī)的相關(guān)過(guò)程。主要還針對(duì)于產(chǎn)品的全生命周期，換而言之就是這項(xiàng)技術(shù)能縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高開(kāi)發(fā)效率。除此之外，虛擬樣機(jī)技術(shù)與常規(guī)的仿真相比，其涉及領(lǐng)域更加廣泛，考慮得更加周全，從而更能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的性能，獲得最優(yōu)結(jié)果和不斷的創(chuàng)新和突破[1]。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)期，能實(shí)現(xiàn)并行工程，也就是說(shuō)，在不同領(lǐng)域的人員對(duì)同一種產(chǎn)品在虛擬樣機(jī)模型中進(jìn)行全方位的測(cè)試評(píng)估，從而會(huì)大量地縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。在提高效率方面虛擬樣機(jī)可以在同樣的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更多的試驗(yàn)，有利于得到更好的方案，同時(shí)也能節(jié)省大量的時(shí)間。當(dāng)然，虛擬樣機(jī)技術(shù)最大的特點(diǎn)就是有許多技術(shù)作為支撐，其中包括信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)中虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)的有效應(yīng)用

（一）機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性

機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)就是根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著機(jī)械工程越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高。無(wú)論是產(chǎn)品更新速度加快還是機(jī)械零件的制備技術(shù)含量不斷提高，都是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)提出更高的要求。而目前，在我國(guó)機(jī)械制造業(yè)作為基礎(chǔ)性的產(chǎn)業(yè)是能夠明顯反映出國(guó)家制造業(yè)的水平高低的。國(guó)家其實(shí)是非常重視機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，但是在發(fā)展過(guò)程之中仍然會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。關(guān)鍵問(wèn)題還是機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程之中出現(xiàn)的效率低下，成本高的一些老生常談的問(wèn)題。但是，隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)在汲取傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的精華的同時(shí)，也在逐步跟隨科技的腳步，逐漸邁入數(shù)字化、智能化、并行化的軌道之中[2]。在這個(gè)大數(shù)據(jù)的時(shí)代，在這個(gè)數(shù)字化的時(shí)代，機(jī)械設(shè)計(jì)也必然會(huì)融入數(shù)字化技術(shù)，從而把數(shù)字化技術(shù)作為載體彰顯機(jī)械設(shè)計(jì)更加鮮活的生命力。

（二）虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)之中運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)

首先，不得不說(shuō)虛擬樣機(jī)技術(shù)為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了一種全新的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)也使得復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)工序簡(jiǎn)單化。詳細(xì)的核心步驟就是在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的初期直接在計(jì)算機(jī)環(huán)境之中利用計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)虛擬樣機(jī)，這樣一來(lái)，就可以在模擬樣機(jī)中展現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)和功能，各種性能指標(biāo)就可以清晰地向設(shè)計(jì)者展示出來(lái)。通過(guò)虛擬樣機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品就可以通過(guò)各項(xiàng)仿真試驗(yàn)和分析以最快的速度反映出產(chǎn)品的缺陷。這樣就可以節(jié)省很多時(shí)間和成本去對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試和分析，產(chǎn)品的缺陷在最初的設(shè)計(jì)階段就可以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，然后進(jìn)行改進(jìn)。虛擬樣機(jī)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行與完善過(guò)程同時(shí)進(jìn)行的方面做出來(lái)十分大的貢獻(xiàn)。

在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程之中，機(jī)械產(chǎn)品在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況需要建立一定的模型去進(jìn)行機(jī)械分析，有時(shí)候步驟可能比較少但是在分析的過(guò)程之中會(huì)涉及很多的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的運(yùn)算，這個(gè)過(guò)程比較復(fù)雜，常常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。這樣一來(lái)常常會(huì)因?yàn)閷?duì)結(jié)果的處理而耽誤很多時(shí)間，可能結(jié)果還不夠準(zhǔn)確從而導(dǎo)致下一次的嘗試失敗。以上種種都會(huì)導(dǎo)致在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程之中要浪費(fèi)大量的人力物力和財(cái)力才能確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精確度[3]。

通過(guò)以上傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)和虛擬樣機(jī)技術(shù)的對(duì)比，我們們可以清晰地看出虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的突出優(yōu)勢(shì)。但是我們同時(shí)也需要以發(fā)展的態(tài)度來(lái)看待虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)之中的運(yùn)用。在今后的發(fā)展過(guò)程之中可能會(huì)出現(xiàn)不同的問(wèn)題，需要利用不斷更新的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等去解決。也就是說(shuō)，虛擬樣機(jī)技術(shù)需要不斷地改進(jìn)以更好得服務(wù)于機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)會(huì)被新的技術(shù)替代，虛擬樣機(jī)技術(shù)就是其中一種。在上述的分析之中，虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面很好地實(shí)現(xiàn)了預(yù)測(cè)性能的功能，這為機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的生產(chǎn)提高了效率和質(zhì)量。從大的方面來(lái)講，虛擬樣機(jī)技術(shù)也為國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧建湘.虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，（17）：4547.

[2]王娜，王益軒.虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2011，（15）：3941.

[3]王建軍，張洪.虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].大眾科技，2009，（03）：116+108.

作者簡(jiǎn)介：蔡曉娜（1981），女，漢族，吉林榆樹(shù)人，工學(xué)碩士，講師，從事機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、產(chǎn)品三維造型設(shè)計(jì)等方面的研究。