机械运动仿真技术是一种新技术,基于机械系统运动学、动力学理论以及计算机实用技术。它涉及到建模、运动控制、机构学、运动学和动力学等主题。通过利用计算机模拟真实环境下机械系统的运动和动力特性,可以根据机械设计要求和仿真结果,不断调整设计参数,直到达到机械性能指标要求,或对整个机械系统进行优化。
通过机械系统的运动仿真,我们可以模拟整个机械系统的运动,验证设计方案是否合理,运动和力学性能参数是否满足设计要求,以及检查运动机构是否发生干涉。此外,我们还可以及时发现设计中可能存在的问题,并通过不断的改进和完善来确保设计阶段的质量。这种方式可以缩短机械产品的的研究和开发周期,提高设计成功率,从而增强产品在市场中的竞争力。因此,机械运动仿真已成为研究机械系统运动学和动力学的重要方法,并在交通、国防、航空航天以及教学等领域中得到了广泛的应用。
对机械系统的运动仿真可以采用多种编程语言实现,例如VB、OpenGL、3D max、VC等。此外,也可以使用具有运动仿真功能的机械设计软件,如Inspire,Motionsolve等。随着计算机软件功能的不断强大和完善,用软件进行运动仿真是一种省时、省力而高效的方法,也是机械运动仿真的发展趋势。
有限元分析技术,也就是CAE,是一种利用计算机程序进行仿真数学物理模型建造和求解的技术。它不仅应用于科学研究的简单计算,还广泛应用于工业级别的工程结构数值仿真,从而为工业级CAE软件提供了强大的支持。
CAE的出现和发展是基于三大条件:数值分析方法、计算机仿真分析软件以及计算机硬件。自上世纪四十年代第一台计算机的诞生,CAE软件的发展序幕就被拉开。有限元法的提出,更是为CAE技术的发展奠定了重要的基础。然而,在很长一段时间内,由于文化上的阻力与自身能力的限制,CAE技术在工程领域始终处于配角地位,未能被人们完全接受。直到上世纪八、九十年代,随着计算机技术的飞速发展以及仿真分析软件的日益完善,CAE技术才真正得到了广泛应用和认可。
在电子计算机日益普及和数值分析在工程中扮演越来越重要角色的背景下,众多优秀的大型商业化CAE软件应运而生并逐渐成熟,推动CAE技术形成多个分支,成为工程分析中不可或缺的工具。
在机械系统计算机辅助工程中,有两种主要的技术用于分析问题:有限元分析和计算流体动力学。有限元分析技术用于解决固体力学问题,而计算流体动力学技术则用于处理流体力学问题。此外,还有刚体动力学分析技术,也在MCAE领域中得到广泛应用。
对机构运动分析模块而言,它是一个集运动仿真与机构分析于一体的的强大功能模块。一旦各零部件通过装配模块组装成完整的机构,设计师便能直接启动该模块,根据设计意图定义机构中的连接、设置伺服电机,然后运行机构分析,观察整体运动轨迹和各零件之间的相对运动,以检测机械的干涉情况。此外,借助该模块,设计师还可以进行各种测量工作,并将分析结果以影片形式保存。