摘要：近年来，虚拟样机技术得到了快速发展和广泛应用，研究其在包装机械设计上的应用和发展有着重要意义。本文首先对虚拟样机技术做了概述，分析了虚拟样机技术相关软件，并结合相关实践经验，从多方面研究了包装机械设计过程中虚拟样机的应用。
关键词：虚拟样机技术；包装机械；设计；应用
引言：作为一项实际应用效果良好的技术方法，虚拟样机技术在近期得到了业内的高度关注。该项课题的研究，将会更好地提升虚拟样机技术的实践水平，从而有效优化其在包装机械设计中的应用效果。
1 虚拟样机技术概述
虚拟样机技术是一种通过综合运用计算机辅助设计中先进的建模、信息管理和多领域仿真等对产品进行设计和分析的方法。利用虚拟样机技术建立产品计算机模型，对模型进行仿真分析，根据分析结果指导产品的后续研发以及产品的改进设计；同时可以分析机械产品在不同应用环境下的整体性能，进而对产品的质量性能进行评价。
在以往的机械产品研发过程中，对方案进行论证、根据经验进行初步的设计、后续的细节进一步修正或改进设计等一系列流程总是在不断的循环讨论当中。为了验证设计是否合理、可行，功能能否实现，还需要对物理样机进行多次的测试实验，根据实验结果，再对产品的设计方案进行改进，同时再次制造或改进物理样机进行实验以达到设计的要求。在机械产品设计和研发中应用数字化的虚拟样机技术改变了产品设计→样机建造→测试评估→反馈设计的传统设计流程，避免了物理样机的生产及其修改加工，节约了设计研发成本。通过数字化的计算机辅助设计技术，可迅速缩短产品开发周期，同时也有利于不同设计工作的协同进行。
与传统设计方法对比，虚拟样机技术主要有以下特点：
（1）全新的研发模式。传统的产品设计研发是一个串行的过程，而采用虚拟样机技术则可以实现产品不同设计工作的同时进行，通过仿真得到产品在不同使用环境下的动态响应，进而评价不同设计方案可行性。
（2）产品研发周期短、成本低、质量高。基于虚拟仿真平台建立初步设计完成后的产品模型，对所建模型进行多次仿真试验，这样省去了样机的制作时间，缩短产品开发周期，同时也能够提高产品的质量和性能。
2 虚拟样机技术相关软件
2.1 Autodesk Inventor
三维建模工具的出现和应用改变了传统的设计方法和过程。相比二维绘图软件，三维建模工具所独具的优点使得其正越来越多地得到应用。就目前市场上存在的三维建模软件来说，强大的参数化特征造型功能而受到企业界的一致认同。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过 Autodesk Inventor 设计出来的与物理样机完全相同的虚拟样机，其零部件之间的装配一目了然，设计初期可以对重要零件进行初步的计算，对方案的大方向起到更快、更有效的指导，把设计人员从繁琐的计算工作中解放出来，使设计人员把精力放在机械产品的结构优化和创新上，产品设计完成出零件图、装配图自然是水到渠成，明细表按照个人设计模版快速、高效自动生成，说明书在样机阶段就可以顺利完成，这是二维软件所无法比拟的。
2.2 ADAMS
虚拟样机技术的典型应用软件是ADAMS 软件。ADAMS 是美国 MechanicalDynamicsInc 公司开发的虚拟样机分析软件，使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。
3 包装机械设计过程中虚拟样机的应用
设计初期直接在计算机环境中创建虚拟样机，并进行各项仿真实验和分析，如此不仅可以使机械的结构和功能得到模拟，还能检测出机械产品的缺陷，使缺陷在最初的设计阶段就能及时发现并加以改进，实现设计与完善同步进行。虚拟样机技术的兴起，不仅使复杂的机械设计工序简单化，也为机械设计提供了全新的设计理念。本文以机械中的减速器为例阐述虚拟样机给机械设计带来的巨大作用。减速器主要涉及到ADAMS和Autodesk Inventor两种软件。设计者可以使用虚拟样机技术，通过三维建模、动力学仿真分析和优化设计等三个过程，研究零部件参数对减速器性能的影响并对测试结果进行分析，依照分析结果优化设计，实现最优设计。在建模过程中，设计者首先应用 Autodesk Inventor 软件建立减速器模型，减速器Autodesk Inventor 模型建立以后， 利用 IGES 接口输入到实体模型ADAMS 软件中，添加相应的约束与驱动后，设置仿真平台相应的输入输出参数，即可进行减速器动力学性能参数的分析与求解。在仿真的基础上就可以得到相关的数据，分析后进一步对所设计的机构进行结构参数优化，进而得到更为完善的减速器。由以上分析可以看出，ADAMS和Autodesk Inventor 软件可以图形的方式在计算机上显示出减速器，很方便的帮助设计者评估出产品设 计方案的优劣，并能把虚拟样机中存在的缺陷及时发现并优化。有了这些参数，我们就可以快速、准确为完成物理样机设计奠定基础。
目前，我们在包装机械设计的过程中，已经将虚拟样机技术应用到其中，如我们开发的多功能切断机、纵切机、横切机、排废纸板机、堆码机等等，这就使得机械设备的工作性能得到进一步的优化。随着社会经济的不断发展，人们为了使得虚拟样机技术的应用效果得到明显的增长，也将许多先进的科学技术应用到其中，这就有效的促进我国机械设计行业的发展，满足了现代化社会经济发展的相关要求。
4 结束语
综上所述，加强对虚拟样机技术在包装机械设计上应用的研究分析，对于其良好应用效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对虚拟样机技术的重视程度，并注重其在包装机械设计应用中的整体性与科学性。
参考文献：
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[2]韩虎.基于 ADAMS 协同仿真技术的研究与实现[J].起重运输机械，2015（6）.
[3]胡如夫.机械产品虚拟样机协同开发技术[J].机床与液压，2013（7）.
论文作者:易忠伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第12期
论文发表时间:2017/10/13
标签：样机论文; 技术论文; 减速器论文; 机械设计论文; 产品论文; 机械论文; 建模论文; 《建筑学研究前沿》2017年第12期论文;