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1、,虚拟现实技术的应用,足不出户学开车,虚拟现实技术的应用,长江堤防仿真系统,第八章 VR/AR在机电产品研发中的应用,本章内容,1.概述2.AR/VR切入电/结构/热等设计过程3.AR/VR切入结构设计过程4.AR/VR切入工艺与制造过程5.VR/AR研发前景和效益,1.概述,VR/AR在机电产品研发中的地位和作用机电产品传统研发流程VR/AR对机电产品研发流程的切入点,AR/VR在机电产品研发中的地位和作用,产品造型设计,产品的色彩及材质设计,产品的结构设计及分析,产品的运动和动力学仿真,产品的展示,作用：缩短产品开发设计流程，提高产品的成功率。降低产品设计开发的风险和成本,在产品的色彩及材
2、质设计中，通过虚拟现实技术可以直观地进行色彩和材质的选择与搭配，确定主调色和辅助色以及进行材质的确定。,机电产品传统研发流程,机电产品传统研发的流程包括：提出设计目标、产品设计、样机试验、试验改进；机电产品设计传统包括电气设计、结构设计、工艺设计和工装设计。,VR/AR对机电产品研发流程的切入点,2.VR/AR切入电/结构/热等设计过程,提高风机整机设计水平为客户设计更加合理的风机及其配件仿真不可试验的电气及结构项目风机设计性能评价,完整的风机,风机传动链,某风电系统电气设计仿真过程,可采用PID方法对风力发电机组进行控制，在低风速时控制发电机转速，使系统获得最大风能利用系数；高风速时，控制桨
3、距角，使机组能准确地保持在额定功率发电。通过matlab Simulink仿真模块以及Bladed软件，验证理论方法的正确性和有效性。,电机分析模块图,某风电系统电气设计仿真过程,风力发电机系统仿真模型,功率曲线,各风速下对应的风力发电机性能,电机扭矩曲线,正常工况下,各风速下对应的风力发电机性能,功率系数曲线,风轮扭矩曲线,正常工况下,各风速下对应的风力发电机性能,功率曲线,电机扭矩曲线,湍流工况下,各风速下对应的风力发电机性能,功率系数曲线,风轮扭矩曲线,湍流工况下,风电产品中齿轮箱设计流程,齿轮箱布局及传动比分配,平行轴齿轮传动设计,行星轮系传动设计,齿轮箱传动系统分析,系统动力学分析,
4、齿轮传动参数优化,传动系统评价,风电齿轮箱实验,风电齿轮箱设计存在问题,传动效率高（97%）寿命长（一般为20年）可靠性要求高振动噪声小（87db（A）,盲目引进外国图纸，长期将拖垮中国风电企业；国内尚缺少自主研发能力、设计计算方法不够完善；高可靠性的风电齿轮箱设计成为风机快速发展的瓶颈,存在问题：,4.VR/AR 切入结构设计过程,静力学,模态分析,谐响应分析,接触分析,齿轮修形,动力学分析,整机系统动力学,主轴轴承支撑,最大 Mises应力 229 MPa,轮毂,轮毂有限元分析结果,Fatigue safety margin-Min.safety margin with SHFRP 37.
5、5 Minimum 1.2,Extreme load cases Maximum static Von Mises stress 133N/mm with SINOMA 40.2 Minimum Safety Margin 1.5,主机架有限元分析模型,-modelled including tower-and including bearing housings,主机架有限元分析结果,-Result of Finite Element Analyses-Fatigue safety margin of weld seams for unwelded plates 0.5 is enough-
6、Min.safety margin with SHFRP blade,齿轮接触分析、修形及优化,箱体应力应变,箱体模态,行星架应力应变,齿轮箱有限元分析,第一主应力云图,总体应力云图,齿轮箱有限元分析静力分析,有限元模型,网格划分,载荷及约束加载,总体应变云图,风电齿轮箱有限元分析-热力耦合分析,齿轮传动系统数字样机,利用齿轮传动系统软件建模、仿真,风机齿轮传动系统数字化样机,传动系统实验直齿齿轮箱,双级行星轮系,传动系统实验行星轮系齿轮箱,齿轮箱 A80/PBLZ 224测试运行,齿轮箱 A80/PBLZ 190P测试运行,5.VR/AR研发前景和效益,针对已有产品、已发生问题展开分析和校核是VR/AR应用必须的起点，在这个起点上可以关注和寻求需要的软件；针对随机的、紧迫的产品某方面的创新和改进，均可应用VR/AR手段进行设计和开发；没有任何一种软件可以涵盖一个企业技术研发的全部所需，软件本身也在不断发展和超越，不断积累仿真分析的经验和教训，不断探索和进步；VR/AR技术不断发展，会越来越多地融入在新产品的开发中，提升企业研发能力和水平，使企业产品日具竞争力。,The End!,
