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基于虚拟原型的机电一体化设计技术研究

作　者: 王慧能
导　师: 陈光达
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 机电一体化 虚拟原型 仿真设计 SolidWorks LabVIEW
分类号: TH-39
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


机电一体化产品涉及机械、电子、控制、计算机技术等众多领域,单领域、分散的建模与仿真设计已很难满足产品的设计需求。虚拟原型是产品多领域数字化模型的集成,体现了产品的本质特征。虚拟原型技术是以并行工程思想为指导,以CAX/DFX技术为基础,以协同仿真技术为核心的先进的数字化设计方法。为此,在研究虚拟原型多领域仿真设计技术的基础上,将虚拟原型设计技术引入机电一体化产品设计,得到基于虚拟原型的机电一体化设计技术,以满足机电一体化产品多领域交互设计的需求。本文对基于虚拟原型的机电一体化设计技术进行了深入研究,给出了利用NI SoftMotion构建SolidWorks-LabVIEW综合设计环境和建立机电一体化虚拟原型的方法。在此基础上,研究了机电一体化虚拟原型仿真设计的基本方法,完成了机械、电气和控制等单领域的仿真设计和从机械到电气、控制的多领域综合仿真设计。最后,在原型设计的基础上给出了基于NI CompactRIO平台快速进行原型部署的方法。仿真设计结果表明,基于虚拟原型的机电一体化设计技术能够很好地实现机械、电气、控制等多领域的协同仿真设计,有效地提高了产品的开发效率,突破了传统设计的瓶颈问题。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 研究背景与意义  7-8
  1.2 虚拟原型设计概述  8-11
    1.2.1 虚拟原型设计的基本原理  9-10
    1.2.2 虚拟原型设计的相关技术与研究现状  10-11
  1.3 虚拟原型与机电一体化产品设计  11-12
  1.4 论文研究的主要内容及论文章节安排  12-13
第二章 基于虚拟原型设计的机电一体化产品设计  13-27
  2.1 基于虚拟原型的机电一体化产品设计技术研究  13-19
    2.1.1 基于虚拟原型的机电一体化设计技术的需求分析  13-14
    2.1.2 基于虚拟原型的机电一体化联合设计的基本思路  14-15
    2.1.3 基于虚拟原型的机电一体化产品设计的基本流程  15-16
    2.1.4 机电一体化虚拟原型的基本构成和设计特点  16-17
    2.1.5 基于虚拟原型的机电一体化仿真设计的关键问题分析  17-19
  2.2 基于虚拟原型的机电一体化产品的概念设计  19-21
    2.2.1 经典的机电一体化功能原型  19-20
    2.2.2 基于虚拟原型的机电一体化产品功能原型  20-21
    2.2.3 基于虚拟原型的机电一体化产品功能原型需求分析  21
  2.3 机电一体化产品功能原型设计  21-24
    2.3.1 机电一体化功能原型设计特点  21-22
    2.3.2 机电一体化功能原型设计的基本方法  22
    2.3.3 机电一体化功能原型设计的开发模式  22-24
    2.3.4 机电一体化功能原型设计的相关技术  24
  2.4 概念设计指标与原型目标确立  24-26
    2.4.1 概念设计指标确立  25
    2.4.2 虚拟原型设计目标确立  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章 机电一体化虚拟原型与仿真设计环境构建  27-45
  3.1 机电一体化虚拟原型设计环境的构建  27-33
    3.1.1 机电一体化虚拟原型仿真设计环境总体设计  27-28
    3.1.2 软件工具介绍  28-29
    3.1.3 虚拟环境的集成  29-33
  3.2 机电一体化虚拟原型的构建  33-44
    3.2.1 3D CAD 机械建模  33-42
    3.2.2 控制建模  42-44
  3.3 基于机电一体化思想的分块设计探索  44
  3.4 本章小结  44-45
第四章 基于虚拟原型的机电一体化仿真设计  45-63
  4.1 基于虚拟原型的机电一体化仿真设计概述  45
  4.2 机械特性仿真设计  45-52
    4.2.1 机械特性仿真设计概述  45-46
    4.2.2 机械仿真设计基本流程  46
    4.2.3 创建仿真设计的3D CAD 模型  46-48
    4.2.4 机械特性仿真设计  48-52
  4.3 电气和控制特性仿真设计  52-57
    4.3.1 电气和控制仿真设计概述  52
    4.3.2 电气和控制仿真设计机理  52-53
    4.3.3 模型准备  53-54
    4.3.4 运动控制设计  54-57
  4.4 NI LabVIEW 和SolidWorks 联合仿真设计  57-61
    4.4.1 NI LabVIEW Project 的创建和配置  57-59
    4.4.2 NI LabVIEW 运动控制编程和综合仿真设计  59-61
  4.5 仿真设计部署  61-62
  4.6 本章小结  62-63
第五章 总结与展望  63-65
  5.1 总结  63-64
  5.2 展望  64-65
致谢  65-67
参考文献  67-70

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械仪表工业研究方法、工作方法 > 机电一体化
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