虚拟样机技术论文精品(七篇)

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篇(1)

论文关键词：汽车设计，教学改革，探索

 

1 引言

《汽车设计》是车辆(汽车)工程专业或方向的一门专业核心课程，也是一门实践性非常强的课程。该课程任务是使学生学会分析和评价汽车及其各总成的结构和性能，合理选择结构方案及有关参数，并学到一些汽车主要零部件的设计和计算方法和总体设计的一般方法，为从事汽车技术工作打下良好的基础。然而《汽车设计》课程因为涉及内容广泛、概念众多、公式量大，因此采用传统的教学模式已经不能适应社会需求的发展[1]。目前我校汽车设计课程在教学中存在教学过于理论化，学生对于其理论知识的学习深度不够，知识难以接受理解。实践教学相对理论教学滞后，因此有必要对课程教学方法进行改革。

2教学方法改革

2.1多媒体演示教学

将多媒体教学课件引入到汽车设计理论教学中，具有以下几个优点：①图文并茂；它既能通过图形的讲解去理解结构的设计原理，又能通过文字对内容的归纳进行理论教学[2]。②信息量大、满足教学要求；枯燥的理论教学激发不了学生对课程内容的兴趣，通过课件可以引入很多实际设计中的知识从而增强学生的学习激情。③三维动画能清楚反映总成部件的相互运动情况，从而更好地加深学生对知识的理解。如手动变速器的设计教育论文，由于涉及众多齿轮的设计公式，教师很难讲授清楚，学生理解起来也很吃力。通过计算机课件，把变速器的设计过程通过动画直观展示，使学生形成清晰的感官认识，对正确理解和掌握知识点发挥了很大的作用，不仅顺利完成了难点教学，也使学生体验到科学的奥妙和技术的强大动力。④通过课件的声、图、文字、动画有机的融合，能激发学生的兴趣，使学生能够集中注意力进行听课，从而提高课堂教学质量的效果。

2.2 CAD/ CAE/ VPT等先进设计方法引入汽车设计教学中

随着计算机相关技术的发展,几何模型的设计从二维转向三维。在实现CAD/ CAE/ CAM 一体化的过程中,产品的设计、制造、检测全部实现无纸化,因此在汽车设计的教学中要与时俱进，将现代的设计手段、设计方法引入到汽车设计教学中[3-4]。

在汽车设计的教学中，对于传统部件的设计，可以采用CAD的设计方法进行教学,教学的重点可以通过使用三维设计软件进行汽车总成部件的设计。如图1所示，左图为变速器设计中所用设计公式的计算小软件，通过课程教学中的演示学生可以清楚地看出设计的步骤，根据计算后的结果引入CAD设计软件，最终形成右图所示的三维总成件，整个变速器的设计清楚可见，同时又通过先进的设计方法使学生掌握了现代汽车设计的相关方法论文格式范文。目前,机械CAD软件可以实现从概念设计、三维零部件建模到装配分析等各功能的设计。

图1 变速器设计实例

CAE设计方法的引入是汽车设计教学中又一个形象的方法。目前汽车制造企业在样机的制作、实验和性能评价过程中会充分利用计算机技术进行分析和仿真,这样无疑可以减少样机或试制品的制作次数。在三维模型组装完毕后,可将模型转化到仿真软件上进行动态仿真,模拟真实环境进行三维动态和碰撞等的分析,可以发现部件运动以后的问题,还可将关键部件或部位放在有限元分析软件中,对其在各种工况下的受力和变形进行分析,及时发现设计的薄弱环节,避免设计缺陷。CAE设计方法引入汽车设计课程教学中,不仅可以提高学生对课本理论知识的理解，更可以使企业实际需求与学生学习相结合，从而引导学生进行更加有针对性的学生。如图2所示，为转向节设计的CAE受力分析结果图，通过改组图片对比学生可以容易明白转向节在设计时应该考虑到三种特殊工况情况下的受力分析。

（a）车轮越过不平路面工况(b)紧急制动工况(c)侧滑工况

图2转向节设计实例

虚拟样机技术(VPT)就是在建筑第一台物理样机之前，设计师利用计算机技术建立机械系统的数字化模型，进行仿真分析并以图形方式显示该系统在真实工程条件下的各种特性，从而修改并得到最优化设计方案的技术。虚拟样机技术利用虚拟环境在可视化方面的优势以及可交互式探索虚拟物体的功能教育论文，对产品进行几何、功能、制造等许多方面交互的建模与分析。它在CAD模型的基础上，把虚拟技术与仿真方法相结合，为产品的研发提供了一个全新的设计方法。图3为引入VPT技术形成的车桥差速器仿真模型，通过该模型的运动仿真可以清楚地分析出部件在运动过程中的受力变化情况。

图3VPT设计实例

只有这样才能够提高学生的动手能力，增加学生对汽车设计理论的直接了解，有利于老师和学生之间的互动水平。

2.3 项目教学法引入到汽车设计教学工作中

项目教学法是一种以项目为导向，将理论与实际相结合的先进教学方法[5]。汽车设计课程因为所涉及实际性较强，教师在教学中可以设立相关小的项目。项目教学法便于用在汽车某个总成或部件的设计项目上,如转向器的设计、麦弗逊式独立悬架的性能计算、离合器膜片弹簧的优化设计等。通过项目教学进一步巩固学过的知识，强调学生的动手能力。

3．结束语

综上所述，通过对汽车设计课程教学方法的改进，按照新的教学改革思路，经过这几年的摸索，不断总结经验，初步取得了较好的成绩，学生对于汽车设计课程的教学测评已经连续2年获得优秀等级，达到了课程的培养目标。

参考文献：

[1]罗永健.汽车构造课程教学改革的探索与实践[J]广西大学学报(自然科学版),2002,(增刊):80 - 82.

[2]田国红,卫邵元,李刚.汽车构造课利用多媒体教学的探索与实践[J]辽宁工业大学学报(社会科学版),2008,10(2):121-122.

[3]段红杰,于善武．面向三维CAD/CAM技术的机械类专业教学改革的研究与实践[J]郑州航空工业管理学院学报(社会科学版):2007,26(5):125-127

[4]石良武,王建明．精品课程网络教学模式的研究[J]教育与现代化,2006，(2)：45-49．

[5]罗云辉．项目教学法在汽车专业的实施与效果[J]中国职业技术教育,2006，(6)：17-19．

篇(2)

关键词：虚拟制造技术；现代机械工程设计；机械制造；机械产品；机械设计

文献标识码：A中图分类号：TH166文章编号：1009-2374（2016）05-0073-02

作者简介：伊纪斌（1994-），男，山东淄博人，山东理工大学国防教育学院学生，研究方向：机械设计

随着知识经济和工业制造的快速发展，现代化的市场要求产品生产厂商要以最快的速度、最优的品质、最短的研发时间、最低的成本消耗和最佳的服务来满足顾客的需求。传统设计一般是在图纸结合产品的特性和设计的具体要求进行的，在机械设计的过程中需要提前对设计中的设备装配的干扰因素的不确定进行考虑，但是产品在装配中的缺陷只有在产品开发的后期才能暴露出来或者在产品的试制阶段和装配中显现出来。如果设计的零件已经开始投入生产了，那么损失就更加严重了。产品的质量在传统的设计和制造方式上不能得到很好的保证，并且传统设计的工艺比较粗糙、开发的效率低、花费时间比较长、耗费的资金比较大。在变化速度快、持续性发展和不可预测性市场中难以适应。因此，企业的生产活动需要具备高度的柔性和快速的反应，与此同时信息技术的飞速发展保证了机械制造的先进性，信息化的使用对于现代机械工程设计十分重要。

1虚拟机械制造技术

以往传统的机械设计技术的设备条件比较差，设计技术性不强，传统的设计观念比较保守，设计的手段主要依靠的是粗略的计算和估算，主要是在较多的简化和静止化假设中完成机械工程的设计，传统设计具有较大的随意性，并且设计的关键过程还对设计者的经验和设计习惯具有很大的依赖性。设计的过程很难实现合理、高效和准确。但是在现代化虚拟设计的相关技术可以很好地实现设计经验依赖性强、设计过程静态性和设计理念随意性向现代化设计精确性、以数据知识工程和专家系统为保证的设计方式的发展，虚拟计算机技术需要对必要的信息进行检索、分析和收集。最终找出最优的设计方案和数值运算的方式，当然也会对CAD技术和人工智能技术、数据库技术等进行大量的应用。虚拟机械制造技术主要是在虚拟环境下对计算机的模型进行虚拟分析的一种计算机设计技术。该技术集成并综合应用了综合性的机械制造环境，主要包括了各种仿真、分析、应用等工具以及信息模型和控制工具等。虚拟制造需要经历的主要阶段有装配产品的概念设计、动态仿真、回收利用。依靠虚拟制造技术，机械设计人员不需要将所有的零件设备生产制造出来，可以通过对零件模型的建立，随后对零件进行虚拟装配，并对各零件部位之间的装配间隙进行干涉、对装配的状态实现检查，对零件设计中的错误及时发现，如果零件不符合设计要求，可以依靠计算机技术方便及时更改模型，最后形成新的零部件设计图和装配图，达到设计、装配和制造检验的协调。

2虚拟制造技术的关键

虚拟制造技术包含了许多方面，主要有设计技术的提出、产品制造过程的抽取、原模型的建立、集成基础结构、建模仿真等。下面就对虚拟制造技术中的关键技术进行详细的介绍：

2.1虚拟技术中的建模技术

虚拟指的是在系统中将现实制造系统映射到虚拟环境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、计算机化的抽象描述和表示。VMS建模的主要内容有生产模型建立、产品模型建立、工艺模型建立的信息化体系结构的建立。生产模型中有静态描述和动态描述两种。静态描述主要是关于对系统生产能力和生产特性。动态描述是在已经被得知的系统状态和需求的性质上对产品的整个过程进行全面的预测。在制造过程中我们将种种实体对象总的称之为产品模型。在产品的模型建立中需要对产品的明细、形状特征等方面进行描述。对于VMS而言，要实现产品实施过程的全部继承必须具备完整的产品模型。因此在虚拟制造中的产品模型不再是单一和静止的，它可以运用抽象的技术实现各种模型面貌的提取。工艺模型主要指的是在制造过程中对产品的工艺参数和关于产品功能的各种因素进行联系，最终实现对产品模型和生产模型之间相互作用的反映。

2.2虚拟制造技术中的仿真技术

仿真指的是通过计算机实现复杂现实系统的抽象化和简洁化最终形成的系统模型，并且在仿真的基础上对模型进行应用，最终得到相应的系统性性能分析。仿真主要以系统模型为主体的研究方法，它对实际的生产系统没有直接的干扰作用，并且仿真系统可以对计算机的计算能力进行应用，实现在短时间内完成在实际工作中需要很长时间的工作，有效缩短了生产决策的时间，最大化地避免了对人力、物力和资金的投入以及浪费。计算机技术还有很好的仿真修复功能，最大化地保证了方案的最优。仿真技术过程的主要步骤有系统研究、数据收集、系统模型建立、仿真算法的确定、仿真模型的计算、仿真模型的运行、结果的输出和分析。仿真在产品的制造过程主要被分为制造的仿真和加工的仿真。在系统产品的开发中主要涉及的是产品建模、设计交互行为仿真等。方便对设计结果的评价，及时进行反馈，降低产品设计中的错误。加工过程的仿真主要有切削、装配、检验及焊接、压力加工和铸造等。以上两种仿真过程是相对独立的，两者不能实现集成，而VM中应建立全面过程的统一仿真。

2.3虚拟制造中的虚拟现实技术

虚拟现实技术的目的是改善计算机的交互方式，提高计算机的可操作性，它是在对计算机图形系统和多种显示以及控制等接口设备的基础上，以交互的三维环境为人提供沉浸体验的技术。虚拟现实技术主要由图形系统和多种接口设备组成，使人在虚拟环境中感受到真实的沉浸感觉，交互性计算机系统是虚拟现实系统的基础。虚拟现实系统中有操作者、机器和人机接口。它帮助提升人和计算机间的和谐度，同时也是最有力的仿真工具。在VRS的作用下实现对真实世界的模拟。在用户交互输入以及输出修改虚拟环境的条件下，使人达到身临其境的沉浸感觉。VM的关键技术之一就是虚拟现实技术。

3机械虚拟样机技术介绍

虚拟样机技术在机械工程设计中被称作机械系统动态仿真技术，它是20世纪80年代在计算机技术的快速发展中发展起来的一种计算机辅助技术。在计算机建立样机模型后，对模型的多种动态性能进行具体的分析，最后对样机方案实现改进。用数字化模型代替物理性的样机。通过虚拟样机技术的作用，简化了机械产品的设计开发过程，有效缩短产品开发的时间，最大程度降低产品的开发成本和费用，实现产品质量和系统性能的提升，使设计产品实现最优化和最具创新性。综合以上优势，该技术一经出现就受到了众多工业发达和高等院校及设计和生产企业的重视，许多著名的产品开发设计者都对该技术进行了引入并运用在自身产品的开发中，并且取得了极好的经济和生产效益。在机械工程设计中应用仿真技术对零件进行设计、生产工序等方面的选用以及工艺参数、加工工艺、装配工艺等构件的运动性等均可以实现建模仿真。

4虚拟制造技术在机械工程中发挥的优势

4.1强大的通用性和分析处理复杂问题的能力

虚拟样机技术建立和发展的基础是分析力学和多体运动力学，该技术的关键是对复杂机械系统进行自动建模。因此，大多数的虚拟样机技术软件主要运用的是带约束乘子的微分代数混合方程。令每个构件都有六个自由度是它的核心，还要要求其对多余的自由度进行限制，实现其具有良好的通用性，达到适用性强的目的。与此同时，虚拟样机技术还对机械系统的详细环节进行考虑，具体指弹性、接触和摩擦等因素。

4.2为机械系统建模带来便利

传统的机械系统建模中要先建立运动分析，随后在运动分析的基础上进行动力分析，这中间需要许多的图形分析和公式推导。但是图形的分析和公式的推导过程往往比较复杂，并且错误率高。同样的建模过程中设计人员只需要将机械的构成方式和连接方法以及相应的物理参数实施输入，其后的建模和求解只需要计算来完成就可以了，极大地帮助设计人员承担了许多的设计难度。

4.3强大的后期处理能力

在传统的分析方法上通常得出的是大量的数据，数据的理解还要依靠丰富的经验和理论。但是运用虚拟样机计算软件为复杂性的数据提供了可视化技术，使得设计人员直观地看到机械设计的性能和运动效果。

5结语

虚拟制造技术实现了现代工程机械工程设计领域中的设计、试制等一系列过程的直观性。实现了在产品真正制造出来前，可以在虚拟的制造环境中生成产品的原型，更好地替代现实中的硬件产品，更方便地对设计产品的性能和可生产性进行评估，极大地缩短了产品的设计和生产周期，最大化地节约了产品开发的成本，保证产品的开发和设计可以适应市场的灵活性的变化。虚拟制造技术是现实技术和计算机仿真技术在机械制造中的综合应用。在现代化计算机虚拟设计技术的帮助下实现对众多产品的开发和设计，不仅不会造成实际物质的浪费，并且还能更直观地了解产品生产的具体情况，打开了机械制造和设计的全新局面。

参考文献

[1]李锐．虚拟制造技术在现代机械工程设计领域中的应用[J]．河南科技，2013，（13）．

[2]刘玲娣．浅谈虚拟制造技术在农机设计制造中的应用[J]．河北农机，2013，（2）．

[3]孙福臻，阎勤劳，单忠德，等．机械虚拟现实技术的应用与发展[J]．机械设计与制造，2010，（5）．

[4]郝虎．虚拟样机技术在采煤机械设计中的应用[J]．城市建设理论研究（电子版），2011，（25）．

[5]陶表达，姚桂玲．虚拟技术在现代机械产品研发中的应用[J]．湖北第二师范学院学报，2010，（2）．

篇(3)

【关键词】虚拟加工；虚拟样机；运动模型

一、引言

虚拟样机技术是一种在产品设计开发过程中，在计算机上建立产品的模型，进行仿真分析，预测产品的性能，进而改进产品设计、提高产品性能的新的设计方法[1]。

在虚拟制造的全过程中虚拟加工环境是比较重要的环节。虚拟加工环境是将切削刀具、数控机床等机械制造资源和工件以数字化的模式建立在计算机内，利用计算机图形学和计算机技术实现工件的加工过程虚拟仿真。因此，虚拟加工环境能够有效地提高产品研发进度，降低研发风险和成本。

在此我们对自行研制的数控沙发扶手三轴联动机床，用Visual C++ 6.0和OpenGL进行程序编制，实现对机床的运动学和动力学仿真分析。

二、仿真系统的总体结构

对一个虚拟加工环境而言，其必须与实际加工系统具有功能和行为的一致性。虚拟加工环境系统结构主要包括机床模型、工件模型、刀具模型、夹具模型、NC代码解析模块、加工过程仿真以及三维建模和数据库等模块组成，系统总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构

其中三维建模模块包括几何建模、行为建模和其他建模。加工过程仿真模块包括加工过程几何仿真和图形显示。NC代码解析模块用于对数控程序进行检验，并对数控加工过程仿真的动作和状态起控制作用。

三、系统实现的关键技术

（一）虚拟加工环境的几何建模

几何模型的表示是虚拟加工环境几何建模的关键，也就是说，要采用什么样的数据结构和方法来构成虚拟加工环境的结构。由于沙发扶手加工机床的几何模型是一个比较复杂的装配体，装配模型是几何模型的基础，同时，装配模型定义了各个部件之间的装配层次关系和相对位置，它反映了各个零部件间相互约束的关系。因此，模型的相应数据结构描述包括两方面的内容，一是用来存储机床零部件间的装配关系，二是描述各零部件几何模型的几何信息和拓扑信息[2]。

加工设备的几何模型是真实设备在虚拟环境中的映射，必须保证模型具有结构和功能的相似性[3]。机床由床身和各运动部件装配而成，是一个层次式的装配体，其组成部件的对象可分为两类：一类是具有运动特性的对象；另一类是静止对象。基于此可把机床分解为床身、工作台、夹具、毛坯、刀具、刀库等几个基本类。限于篇幅，以下仅给出床身类的类定义。

Class ChuSheng

{

public：

ChuSheng （）； //构造函数

ChuSheng （GLfloat x， GLfloat y， GLfloat z）； //重载构造函数

Protected：

Void ChseMaterial （）； //床身材质

Void ChseColor （）； //床身颜色

Void ChseList （）； //床身显示列表

}；

（二）虚拟加工环境图形显示技术

动态图形虚拟仿真需要很快的显示处理速度。但进行实时动态控制、消隐和光照等操作的数据运算量非常大，它们的计算速度是影响虚拟仿真图形显示速度最关键的因素。虚拟仿真数控加工沙发扶手过程的图形显示表现为动态显示木料的去除，工作台运动和刀具运动。由于每次切削过程，显示图形仅仅是工作台、刀具切削的局部和木料的位置产生了变化，因此在沙发扶手虚拟加工系统的软件编制过程中，应用了局部刷新技术。所谓局部刷新技术，主要思路就是确定模型几何信息发生变化的空间范围，仅对该范围内的模型的几何信息进行显示运算，在变化范围之外的模型信息并不参与运算。仅有在该范围内的显示图形发生改变，在该范围之外图形维持原来的状态。虚拟仿真沙发扶手的加工过程中，重新计算场景信息非常耗时，可将场景信息复制到OpenGL的缓存中，每次刷新显示画面前将场景信息复制回显示缓存，这样就显著提高了图形的显示效率。

（三） NC代码解析模块技术

由于在沙发扶手加工过程仿真中的虚拟机床不能执行数控代码，因此，需要经过解析模块来将数控程序转换成虚拟数控机床可识别和执行的程序，即实现NC程序检验和产生虚拟仿真驱动数据的功能。预处理负责对工件数控程序的语法与词法的识别。经过语法检验，如果存在语法错误，则进行相应的修改，然后按照修改后的数控程序更改数控数据结构中对应项。提取控制虚拟刀具、虚拟机床和木料相对运动的状态信息和相关动作，从而形成虚拟仿真加工沙发扶手的驱动文件，实现NC程序驱动的加工过程虚拟仿真。

在NC代码解析过程中，用来存储从NC代码中提取的影响工件和机床运动信息的数据结构非常重要，本文采用了如下的数据结构。

Typedef struct ShuKong

{

Int iGdai ； //G代码

Int iMdai； //M代码

Int iCXnum； //程序段

float fJinGei； //进给速度

float fDaoJuPo； //刀具位置

bool iZhuZhou； //主轴转向

int iZhuZhouSpeed； //主轴转速

Int iTdaoj； //刀具号

} ShuKong；

四、结论

本系统通过对输入的数控加工代码的图形验证，实现了数控加工过程的仿真且具有如下特点：

（1） 采用局部刷新技术，提高了图形的显示速度，实现了实时仿真的要求。

（2） 仿真时模拟加工环境、材料去除过程、木料几何体、刀具几何体及刀具路径，避免了因NC代码误差而导致的工件的报废、机床夹具、刀具损坏等问题。

（3） 在编译和检验NC代码的基础上，通过对夹具、刀具、工件和机床的图形显示，实现了实际切削加工沙发扶手过程的仿真。

此外，该系统可作为虚拟制造中的一个制造单元工具，实现产品的数字化生产，亦可用来培训数控编程人员。有关物理仿真中的工件材料缺陷、运动控制误差、工艺系统、相对振动等，还有待进一步研究，使本系统更加完善。

参考文献

[1] W P Wang. Solid Modeling for Optimization Metal Removal of Three-dimensional NC End Milling[ J]. Journal of Manufacturing Systems， 1998， 7（1）： 57～65.

篇(4)

一、招生人数

学院2016年计划招收博士研究生46名，实际招生人数以总部下达计划为准。

二、报考条件

我院博士研究生只面向现役军人招生，报考2016年博士研究生应当具备以下条件：

1、品德优良，遵纪守法，立志献身国防事业；未受过纪律处分。

2、军队在职干部按师（旅）级单位推荐、军级单位政治部审批、军区级单位政治部干部部门核准、总政治部干部部备案的程序进行审批，由师（旅）级单位干部部门开具介绍信。军队院校应届硕士毕业生经所在院校政治机关审批同意。

3、身体健康，体能达标，年龄不超过40周岁（1976年9月1日以后出生）。

4、在职干部须获得硕士学位，其中本院在职干部报考工学博士须有被SCI或EI收录的以第一作者发表的学术论文；应届硕士毕业生须完成学位论文初稿，在中文核心期刊（含录用通知）或国际会议发表2篇以上学术论文。

5、有两名与报考学科相关的高职人员推荐。

三、报名手续

考生持公民身份证和军官证（学员证）于2015年9月20日至30日到学院教学实验综合楼研究生招生办公室（1127室）报名，外地考生可函报。报名时应提交：

1、填制完毕的《2016年报考攻读博士学位研究生登记表》和《报考军队院校研究生政治审查表》（9月1日后，院内考生可从学院研究生处网站下载；院外考生可来电索要）。

2、已获硕士学位者，提交硕士课程成绩单、硕士学位论文及评阅意见书复印件；应届硕士毕业生提交硕士课程成绩单、硕士学位论文初稿、已发表学术论文版权页或录用通知。

3、硕士学历、学位证书原件及复印件(应届生于获得证书后补交)。

4、档案所在师（旅）级单位干部部门同意报考的证明信。

5、一寸正面半身免冠照片3张，报名费300元。

上述手续齐备，审查合格者发放准考通知，考生可于10月9日到研招办领取《准考证》。

四、考试安排

博士研究生入学考试总分值为600分，包括六项内容：英语笔试、数学笔试、科研学术成果计分、硕士学位论文评分、专业综合面试、综合素质面试，每项内容满分100分。

考试时间拟定于2015年10月11至12日，考试地点和具体安排详见《准考证》。

五、其他

1、考生可于2015年11月初查询录取情况，入学时间为2016年3月份（详见通知书）。

2、我院提供部分往年考试试题，考生可登录学院研究生处网站下载。

六、联系方式

联系人：谭继帅（参谋） 手机：13831189507座机：0311-87992123（地）；0221-92123（军）

E-mail：tanjishuai@126.com 通信地址：河北省石家庄市和平西路97号研究生招生办公室（050003）

招生专业目录

专业代码、名称及研究方向

导师

专业综合（面试）

数学（笔试）

080200机械工程

01机械性能检测与诊断

张英堂

测试技术与信号处理

矩阵理论

02地面运载平台维修理论与技术

张培林

状态监测与智能诊断技术

03机械振动与冲击防护

白鸿柏

振动理论

04机电液集成系统控制技术

何忠波

车辆工程

05机械制造及其自动化

倪新华

断裂力学

080300光学工程

01军用光电系统设计与应用

刘秉琦

陈志斌

应用光学、物理光学、光电测试技术

矩阵理论

02激光技术

沈学举

激光原理及应用

03光学信息安全

光学信息技术原理与应用、光学信息安全

04微纳光学

汪岳峰

光电子技术

080402测试计量技术及仪器

01测试性设计与分析

黄考利

测试技术

矩阵理论

02精密仪器与微系统

王广龙

03装备状态监测与故障预测

李洪儒

测试与诊断技术

矩阵理论或应用数理统计

04网络安全技术

王  韬

计算机网络

081100控制科学与工程

01装备测试与故障诊断

尚朝轩

测试与诊断

矩阵理论或应用数理统计

02火力与指挥控制理论及应用

全厚德

孙世宇

数字信号处理

矩阵理论

03武器系统建模与仿真

朱元昌

系统仿真

04电子装备自动测试、故障诊断及可靠性

蔡金燕

测试与诊断

05目标识别与信息处理技术

王春平

图像工程

06精确制导理论与技术

杨锁昌

精确制导、控制与仿真技术

07无人机数据链抗干扰技术

陈自力

线性系统理论、数字信号处理

08目标探测与识别

马彦恒

数字信号处理、现代控制理论

09飞行器控制

齐晓慧

线性系统理论

10无人机协同控制

李小民

现代飞行控制理论、导航控制技术

11无人机信息处理与传输技术

王长龙

数字信号处理

12非线性系统的稳定性与控制

徐  瑞

动力系统的稳定性理论

082600兵器科学与技术

01装备轻量化技术

郑  坚

火炮与自动武器原理、材料学

应用数理统计

02兵器试验理论与技术

秦俊奇

火炮专业相关理论

矩阵理论

03装备维修理论与技术

陶凤和

火炮与自动武器原理、现代机械测试技术

04兵器性能检测与诊断技术

房立清

机械装备故障诊断与预测、武器系统装备知识

应用数理统计

冯广斌

火炮与自动武器原理、工程信号处理、现代机械测试技术

矩阵理论

05兵器结构动力学理论与应用

王瑞林

枪炮设计原理、振动理论、电磁场理论

06武器系统仿真与虚拟样机技术

马吉胜

振动理论、动力学仿真

07弹道学理论及应用

宋卫东

弹道学理论、制导理论与技术

08弹道修正理论与技术

弹道学、自动控制与导弹设计理论

矩阵理论或应用数理统计

09兵器性能检测与故障诊断

唐力伟

振动理论

10兵器新材料技术

王建江

材料学

应用数理统计

11弹药系统设计与试验评估

高欣宝

系统仿真技术及其在信息化弹药工程中的应用

矩阵理论

罗兴柏

爆炸及其防护技术在弹药保障中的应用

12弹药保障与安全技术

安振涛

炸药理论、弹药保障及安全风险评估

穆希辉

弹药保障

矩阵理论或应用数理统计

13信息感知与控制技术

齐杏林

弹药引信论证、设计、试验及评估理论与技术

14防护材料与特种能源技术

杜仕国

防护材料与特种能源技术及其在弹药工程中的应用

矩阵理论

15电磁发射理论与技术

雷  彬

电磁场理论、测试技术

16武器系统建模与仿真

苏群星

武器系统仿真与模拟器设计

17红外图像末制导技术

高  敏

弹道学、自动控制与导弹设计理论

矩阵理论或应用数理统计

18装备维修保障理论与技术

贾希胜

石  全

康建设

赵建民

可靠性、维修性、维修工程

应用数理统计

朱小冬

可靠性、维修性、维修工程、建模与仿真

矩阵理论或应用数理统计

19装备维修性理论与应用

郝建平

可靠性、维修性、维修工程、虚拟仿真

20电磁防护理论与技术

刘尚合

魏光辉

电磁场理论、微波与天线

矩阵理论

王庆国

大学物理、有机化学、固体物理、电磁场理论

谭志良

电子技术基础、通信原理、微波与天线

21脉冲电磁场测试技术

朱长青

电路分析、电磁场理论和微波技术、数电模电

110900军事装备学

01装备保障信息化

卢  昱

网络信息安全保障

军事运筹学

02装备保障理论与应用

石  全

军事装备学、战役基本理论

应用数理统计或军事运筹学

于永利

可靠性、维修性、维修工程、建模与仿真

军事运筹学

柏彦奇

高  崎

篇(5)

      无

        (f0003)《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》征稿启事 无

        科技信息

        (i0001)《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》第34卷（2012）总目次 无

        学术论文

        (667)开沟铺管机自动导航系统设计与试验 伟利国 胡小安 王丽丽

        (671)基于虚拟样机的减振器阻尼特性仿真与调试 张杰 谌文思 李伯华 毛利剑 胡三宝

        (675)混合数据模型在建筑物三维建模中的应用 王育坚 许承福 刘立平

        (680)基于进程核心的网络仿真建模及统计分析 李清平

        (684)一个分布式可信中心的门限盲签名方案 胡建军

        (687)凹版印刷电雕网点自动检测系统研究与设计 孟艳敏

        (690)基于evm矩阵求解关键路径的方法 林铭德 戴一璟

        (695)基于floyd算法的校园最短路径问题分析与实现 严晓凤 陆济湘 唐双平

        (699)基于本体的移动商务信息检索 毛一梅

        (704)城市应急平台地名查询方法研究 张郁 王叙泉

        (708)柴油机添蓝供给系统试验研究平台设计及应用 颜伏伍 芮鹏飞 刘传宝 胡杰

        (712)大功率智能充电机的设计 罗冰洋 徐文静 刘思宁 莫易敏

        (715)基于空间扩散模型的重金属污染源位置的研究 方玺 葛权耕 何朗

        (719)外转子谐波电机的研究与分析 吴应军 乔维高 蹇林旎

        (723)一类负系数解析函数族的子族 李小飞 朱志锋 王今朝

        (726)基于克隆选择的免疫算法研究 周金龙 王仲君

        (729)网格环境下汽车营销资源配置及其效率评估 王虎 张建友 李冰

        (733)基于危机周期理论的应急管理技术创新体系 冯艳飞 黄宏纯

        (737)新时期下我国经济增长传导路径的实证研究 张泉乐

        (742)基于主成分分析的运输型物流企业竞争力研究 刘丹 陈丽芳

        (746)名人微博的影响力评价指标研究 刘雁妮 贺和平 彭文莎

        (751)基于arcgis的三维辅助规划设计 龚珍 吴浩 黎华

        (754)个人所得税和企业所得税的一体化研究 徐进 杨双

        (759)舰船维修经费投向的群决策分析 李璐 张亚迪 彭志高

        (763)上市公司社会责任绩效影响因素实证研究 陈晓芳 孔繁国

        (767)基于garch模型的证券市场风险的var度量 程淑芳 陈盛双

        (772)校园一卡通资金的财务核算与核对问题研究 龚林红

        (776)基于粗糙集的空管安全风险预警指标优选 杨智 罗帆

        (781)b2b市场中基于mediator调节的双边协商模型 库洪锋 吴清烈

        (785)动态产品供应链绩效及其驱动因素结构分析 刘进

        (789)厦

市住宅地价预警研究 孙宇 叶青

        (793)厦门市地价时空动态变化分析与研究 袁琳 叶青

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论文关键词：并纱机,控制结构,参数化设计

1．引言

FA702并纱机用于将棉、毛、绢、化纤等宝塔筒子单纱及细纱管纱并成股纱供捻线用，外形最长尺寸达13.670米，排布的零部件很多，如需更改总体的尺寸，如按照常规的设计方法，需更改细节的零件参数，再重新调整装配约束，这样耗时且很容易出错。

UGNX／WAVE技术使设计者将驱动设计结构中最重要的总体设计参数建立在具有相关性的控制结构中，仅用几个设计变量表达式就可以控制设计的总体结构、尺寸，修改关键设计参数及表达式，可使整个零部件自动更新。因此，在这一设计过程中，设计员只需对关键部件的关键参数进行修改就可以得到正确的设计结构和数据。

2．FA702并纱机的结构和特点

(1)结构特点：

设计新颖，结构合理，车速高，噪音低，操作方便。整机为两面车，分离传动，易于调整。筒锭为双支撑形式，运转平稳，适应高速生产。

(2)结构简介

本机由以下部分组成：车头传动，机架，卷绕，断头自停，托盘，车尾传动，供纱架与张力装置等部分组成。

(3)主要机构

1)卷绕机构2)防叠装置3)断头自停机构

(4)总体布置

图1FA702并纱机的总体布置图

3.UGNX／WAVE技术

(1)UGNX/WAVE基础知识

WAVE是一种实现产品装配的各组件间关联建模的技术，采用关联性复制几何体方法来控制总体装配结构，从而保证整个装配和零部件的参数关联性，最适合于复杂产品的几何界面相关性、产品系列化和变型产品的快速设计。

总体设计可以严格控制子系统和零部件的关键尺寸与形状，而无需考虑细节设计；而子系统和零部件的细节设计对总体设计没有影响，并无权改变总体设计的关键尺寸。因此，当总体设计的关键尺寸修改后，子系统和零部件的设计自动更新，从而避免了零部件的重复设计的浪费，使得后续零部件的细节设计得到到有效的管理和再利用，大大缩短了产品的开发周期。

(2)基本概念

1)控制结构:传递产品全局性的参数、外形、基准位置等约束条件至零件进行详细设计的树状结构。

2)起始部件:包含零件详细设计所必需的各种约束条件的Ugpart文件。对于不同零件所需的不同约束条件，通过CopyGeometrytoPart来包含不同的约束条件，可以通过引用集的区分不同的几何体。

3)连接零件:产品结构树和控制结构树发生关联的UGPart文件，在其中进行详细设计，使其成为产品结构树中的零件或部件。

4.WAVE应用在FA702并纱机设计的实例

(1)确定FA702并纱机设计的总体控制参数及子系统的设计控制参数

总体控制参数：并纱机的总长、总宽及总高，各子系统的位置及总体形状，子系统的总体布置、形状参数，建立用于控制系统的主参数。

(2)建立并纱机的控制结构

确定完控制参数之后，应先建立总体装配结构的树形结构，协调所有子系统之间的几何关系和位置关系。树形结构以每个功能部件族作为子节点，父节点与子节点之间的几何关系及各节点之间的位置关系则由相关几何参数和位置参数来确定。

图2FA702并纱机的总体控制结构

图3FA702并纱机的总体控制结构装配树

(3)建立并纱机子系统的控制结构

同上，建立子系统的控制结构，如车尾传动的控制结构

图4FA702并纱机的车尾传动部分控制结构

(4)零件细节设计

根据建立的子系统控制结构，再分解到进一步的子零件控制组件，建立起始部件，进而建立连接部件，在连接部件中进行零部件的细节设计。

(5)产品装配

完成整个零部件模型详细设计后，使用UGNX的装配功能将零部件进行装配，生成产品装配。可以通过调整主参数来驱动整个模型，在控制结构的管理和控制下，设计整个产品开发形成一个有机整体。图5为完成的FA702装配图。

图5FA702并纱机的装配模型

5结束语

WAVE技术为我们提供了一个很好的工作平台，总体参数的定义与应用完全可以用控制结构来实现，当上一级参数发生改变时，下一级参数也会发生改变更新，一旦总体参数发生改变，零部件的控制几何体自动更新，这样既保证了整体装配结构的一致性，又使得设计效率大大提高。

参考文献

1 美]Unigraphics Solution Inc.UG WAVE产品设计技术培训教程[M].北京:清华大学出版杜,2002·

2 李维,李志超.应用UGNX进行吸尘器的并行设计[J] .现代制造工程,2005-50-52 (8) .

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[论文摘要]随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术。

一、国内外数控系统发展概况

目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。

二、数控技术发展趋势

（一）性能发展方向

（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。（3）工艺复合性和多轴化。以减少工序、辅助时间为主要目的的一种复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。（4）实时智能化。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。

（二）功能发展方向

（1）用户界面图形化。用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。（2）科学计算可视化。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。（3）多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。超级秘书网

（三）体系结构的发展

（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。（2）模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。（3）网络化。机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。（4）通用型开放式闭环控制模式。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

三、智能化新一代PCNC数控系统

当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。

参考文献：

[1]电动机降压起动器的选择与分析，凌浩，2000.12vol.20P66.