仿真案例

1)机构及机构组成认知  

机构及机构组成认知是观察常用的平面连杆机构、空间连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构以及组合机构的类型与运动情况,以便对机构、机器、运动副、构件有一定的认识,对机器的基本要素有初步的了解。传统实验方法一般是参观机械示教陈列柜来完成,但示教陈列柜的局限性及更新问题日益显现。实验中心通过Pro/E、UG、AutoCAD等软件对部分机构建立了三维模型,部分机构模拟了装配过程及其运动仿真过程,开发了机构及机构组成认知实验系统,通过虚拟模型和运动仿真可方便地了解机构的组成及运动情况。如:  



绣花机的机构组成

 

机头组件                               机头的部分运动仿真

2)零部件测绘实践虚拟辅助教学  

零部件测绘实践虚拟辅助教学技术的做法是,以实物模型为基本要素、以实物模型测绘为主线,用计算机虚拟现实的方法,制作图画和动画形式为主的直观形象,去解析零部件的形状结构和测绘过程。  

将虚拟辅助教学融于测绘实践教学的过程是:布置测绘任务;观测分析实物模型;以对零部件测绘方法和过程为指导;以动画为主去表达零部件形状结构;教师依据虚拟辅助教学课件集中指导;学生依据实物模型,参照虚拟辅助教学课件自主测绘;根据测绘草图在AutoCAD中绘制二维零件图,在三维软件中画出各零件三维实体并装配。了解零件间的装配关系,检验零件测绘尺寸及结构等的正确性并修改,得到正确的三维实体。  

 

三维辅助教学

3)机构创新设计  

机构创新设计实验包括两个项目:(1)以产品造型和结构设计为主,如以肥皂盒、烟灰缸、手机外壳、洗发水瓶、鼠标外壳等日常生活用品为设计原型,运用3D软件进行三维造型设计,并允许在实际物品外观造型的基础上作合理的适当改动或重新设计;(2)以机构和机器的创新设计为内容,即结合工程实际和生活实践,应用机械原理和机械零件的基本知识,对实现某些运动功能要求的机构和机器进行创新设计,通过3D软件设计机械部件的结构形状,将其按约束关系装配,并进行机构仿真来模拟机构的运动。

 

太阳能360度电动车及其传动机构

 

月面巡视探测器及其机械臂

4)汽车三维建模  

通过pro/e软件的二次开发功能建立汽车通用三维零部件模型库,学生自主选择模型库,搭建汽车三维模型。  

 


汽车三维建模

5)机械原理设计  

通过三维软件的二次开发平台,建立自整定的三维建模方法,可快捷进行机械结构的设计,并可充分利用有限元软件分析功能,提前进行产品结构分析。  

 

机构设计及动力学分析

6)基于有限元技术的动力学仿真  

导入其他软件中运动系统三维建模,对系统进行多体动力学的动态仿真,利用ANSYS软件分析相应的静载荷和动载荷。  

 

曲轴传动系统三维模型及模态分析  

 

转向系统的应力分布

7)基于有限元技术的齿轮系统动力学分析  

通过Anasys的二次开发平台,建立齿轮、齿条系统的动力学分析系统,自主进行不同种类、不同大小齿轮系统间的啮合动力学分析。  

 

齿轮动力学分析

8)基于多体动力学的自由振动分析  

通过Adams平台的图形开发工具,开发机械振动系统的振动分析实验项目,可自主设定振动系统各元件的质量、刚度系统、阻尼系统,并建立多种元件之间的耦合关系。该项目可直观演示自由振动的位移、速度及加速度等物理量的变化。  

 

自由振动分析

9)基于有限元技术的材料力学分析  

通过Anasys的二次开发插件,建立不同材料在拉伸、扭转、弯曲及组合变形下材料力学分析仿真系统,可快速、简易、直观的完成材料在不同环境下的受力分析。  

 

材料力学分析

10)气动机械结构设计及动力学分析  

通过三维软件的二次开发平台,建立气动机构的模型零件库,学生可自主完成气动机构的结构设计,并借助项目的有限元接入模块,可较方便地完成气动机构的动力学设计及分析。  

 

气动机械结构设计及动力学分析

11)复杂机械结构的动力学分析  

针对复杂机械结构的特点,建立空间曲柄连杆机构、空间四连杆机构的快速构建及动力学分析平台,实现系统的快速构建及动力学分析的一体化。  

复杂机械结构动力学分析


12工程训练仿真  

由计算机辅助制造(数控编程与加工)、三维数字化创新设计大赛(即3D大赛)和机械设计创新大赛三条训练主线组成。如老师指导学生设计并加工出“东风雪铁龙轿车”的比例缩小车模,在计算机辅助设计部分,可根据公开的轿车外观数据,运用3D软件设计出轿车的外观造型;在计算机辅助制造部分,在数控加工中心上输入所设计的车模数据文件,转化为数控程序,加工出逼真形象的铝合金车模,包括上盖和底盘部分。

 

工程训练实验

13)车削仿真  

中心现有车床仿真系统,可实现线框/实体仿真、固定循环/子程序模拟、动态缩放/平移/旋转、模型剖切、碰撞检查、毛坯自定义、刀路测量、加工时间计算等功能。



车床仿真系统

14)铣削仿真  

中心现有铣床仿真系统,可实现刀位轨迹预览、实体检验、图形编辑、刀位几何信息等功能。

 

铣床仿真系统

15)机床轴加工仿真  

中心现有机床轴加工仿真系统,可实现机床轴在工作过程中的运动模拟功能。

 
机床轴加工仿真系统

16)数控加工在线编程仿真  

中心现有数控加工在线编程仿真系统,可实现在线加工编程的模拟显示。


数控加工在线编程仿真系统

17)单片机编程在线仿真  

中心现有单片机编程在线仿真系统,可提供单片机在线编程及模拟。

 


单片机编程在线仿真

18)生产线布局仿真  

中心现有生产线布局仿真教学系统,通过建立各类机械设备的虚拟样机,并设计设备的运动指令、信号指令,通过仿真控制台驱动虚拟样机工作。

   

生产线布局仿真教学系统

19)制造过程仿真  

中心现有制造过程仿真教学系统,通过对制造车间加工设备的建模,实时采样设备的加工状态信息,实现对生产过程及设备透明化、实时化管理。  

   

制造过程仿真教学系统

20)难加工材料切削仿真  

瑞士奇石乐Kistler9257B三向测力仪用于切削力测量模拟仿真对比。  

 

切屑模拟仿真对比

21)数控机床指令域示波器仿真  

开发可嵌入华中8型数控系统的指令域采样数据的分析工具,实现电机电流、主轴功率、主轴振动等状态数据的在线仿真。  

 

指令域示波器仿真

22)电火花加工机理与工艺仿真  

针对线切割机中的电火花放电机理进行研究,建立各种环境下电火花的工作模型,从而进行线切割机放电的仿真控制。  

 

电火花机理与工艺仿真

23)航空发动机机匣加工仿真  

针对航空发动机机匣加工的特点,建立大型双主轴七轴五联动数控龙门式加工中心的总体模型,从而进行超大惯量下运动稳定性、双主轴动平衡及协调控制等技术的仿真研究。  

 

航空发动机机匣加工仿真

24)机械手动力学仿真  

针对湖北中航精机的冲压机械手,建立基于虚拟样机技术的9+1机械手模型,并引入ANSYS进行动力学仿真研究。  

 

机械手仿真动力学仿真

25)电动汽车动力系统综合仿真  

针对湖北省蓄电池质量监督检验中心的电动汽车动力综合测试平台,建立其仿真实验平台,充分利用计算机的仿真功能及专家系统,实现软硬结合的测试平台。  

电动汽车动力系统综合仿真平台