1、 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告 题题 目目 牛头刨床动态分析与设计牛头刨床动态分析与设计 学学 院院 机械工程机械工程学院学院 专专 业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 姓姓 名名 班班 级级 学学 号号 指导教师指导教师 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 随着经济全球化的发展，产品的市场竞争日趋激烈，客户对产品多样化和个性化 的要求愈加迫切。 市场竞争的核心是产品创新，产品创新主要体现在对客户的响应 速度和响应品质上。要想在市场竞争中获胜，缩短产
2、品开发周期、快速响应市场，降 低产品的生命周期成本， 提高产品质量成为企业追求的目标 【1】 。 为了达到这样的目标, 国内外采用最多的就是虚拟样机技术。 虚拟样机技术(Virtual Prototyping Technology，简称 VPT)是一种全新的机械 设计方法， 作为一项计算机辅助工程(CAE)技术于上个世纪 80 年代随着计算机技术的 发展而出现， 在 90 年代特别是进入 21 世纪以后得到了迅速发展和广泛应用。 在这里， 虚拟样机是针对于物理样机而言，而虚拟样机技术则是针对于传统的设计方法而言。 一个机械系统的研究可分为静力学、运动学和动力学 3 种类型，而虚拟样机技术主要
3、进行的是机械系统运动学和动力学分析，因此也被称之为机械系统动态仿真技术 【2】 。 而此次的毕业设计就是用 ADAMS 来建立机械系统的仿真模型， 用户可以将注意力放在 改进模型设计上， 而不必关心建立方程、 求解方程这些在过去要耗费大量精力的工作， 从而大大提高了机械系统仿真的效率。 尽管这些动力学软件都具有一定的三维建模功 能，但对于复杂机械系统或零部件几何外形不规则的情况，就显得力不从心，所以一 般用专业 的 CAD 建模软件和专业动力学仿真软件进行联合仿真。目前国内这方面常 见的是用美国PTC公 司的ProE软件与美国MDI公司的ADAMS软件结合来开发复杂 机械系统的虚拟样机 【3】
4、 。 目前，虚拟样机技术在一些较发达国家，如美国、德国、日本等已得到广泛的应 用。应用领域从汽车制造业、工程机械、航空航天业、造船业、机械电子工业、国防 工业、通用机械到人机工程学、生物力学、医学以及工程咨询等很多方面。所涉及的 产品从庞大的卡车到照相机的快门。从上天的火箭到轮船的锚链。在各个领域里，针 对各种产品，虚拟样机技术都为用户节约了成本，节省了时间并提供了满意的设计方 案；美国波音 747 飞机的设计是虚拟样机技术应用的典范。它的开发周期从通常的 8 年减至 5 年， 飞机的设计， 装配和测试均在计算机中模拟完成， 保证了一次试制成功； 通用动力公司 1997 年建成了第一个全数字化
5、机车虚拟样机， 并且进行了产品的设计、 分析、制造及夹具，模具工装设计和可维修性设计，覆盖件设计，整车仿真设计等； Caterpillar 公司以前制造一台大型设备的物理样机需要数月时间，并耗资数百万美 元。为提高竞争力，必须大幅度消减产品的设计制造成本 Caterpillar 公司采用虚 拟样机技术，从根本上改进设计和试验步骤，实现了快速虚拟试验多种设计方案从 而使产品成本低，性能却更加优越 【4】 。由此可见，虚拟样机技术在国外已经得到了相 当大程度上的应用并获得了很大的重视。 在我国，机械虚拟样机技术在某些领域也已得到了一定的应用和推广。例如月球 表面探测机器人方案研究， 就是运用虚拟样
6、机技术对涉及到的多项关键技术进行深入 研究，并取得可喜成果的。但从目前我国的情况来看，机械虚拟样机技术还主要只是 在专业研究机构和高校研究机构中应用，只能算是初级应用阶段。由此可见，我国机 械虚拟样机技术存在着很大的发展空间 【5】 。结合我国的特殊情况，这项技术应优先应 用于以下方面：1.重点机械投资项目。这种项目投资太大，任何系统设计方面的失误 都会带来巨大的经济损失。运用虚拟样机技术不仅可以避免损失，而且会找到满意的 优化方案。与巨大的投资相比，建立虚拟模型及模拟的费用微乎其微。2.样机引进项 目。自开放以来，我国从发达国家引进了各种机械设备的样机予以仿制，来提高国内 产品的水平。 但效果总是差强人意。 一个很重要的原因是仿制停留在零件照抄水平上， 对于样机缺乏系统水平的理解。设计人员对样机只知其然而不知其所以然。如果采用 虚拟样机技术，技术人员便可对引进样机进行深入研究。可以追踪样机的设计思想， 进行子系统的模拟来指导其设计，更重要的是可以发现样机的缺陷以便索赔或改造。 3.国民经济的骨干行业。像汽车工业、工
