VRAR在機電產(chǎn)品研發(fā)中的應用

VRAR在機電產(chǎn)品研發(fā)中的應用第1頁/共38頁虛擬現(xiàn)實技術的應用長江堤防仿真系統(tǒng)第2頁/共38頁第八章

VR/AR在機電產(chǎn)品研發(fā)中的應用

第3頁/共38頁本章內(nèi)容1.概述2.AR/VR切入電/結(jié)構(gòu)/熱等設計過程3.AR/VR切入結(jié)構(gòu)設計過程4.AR/VR切入工藝與制造過程5.VR/AR研發(fā)前景和效益第4頁/共38頁1.概述VR/AR在機電產(chǎn)品研發(fā)中的地位和作用機電產(chǎn)品傳統(tǒng)研發(fā)流程VR/AR對機電產(chǎn)品研發(fā)流程的切入點第5頁/共38頁AR/VR在機電產(chǎn)品研發(fā)中的地位和作用產(chǎn)品造型設計產(chǎn)品的色彩及材質(zhì)設計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設計及分析產(chǎn)品的運動和動力學仿真產(chǎn)品的展示作用：縮短產(chǎn)品開發(fā)設計流程，提高產(chǎn)品的成功率。降低產(chǎn)品設計開發(fā)的風險和成本在產(chǎn)品的色彩及材質(zhì)設計中，通過虛擬現(xiàn)實技術可以直觀地進行色彩和材質(zhì)的選擇與搭配，確定主調(diào)色和輔助色以及進行材質(zhì)的確定。第6頁/共38頁機電產(chǎn)品傳統(tǒng)研發(fā)流程機電產(chǎn)品傳統(tǒng)研發(fā)的流程包括：提出設計目標、產(chǎn)品設計、樣機試驗、試驗改進；機電產(chǎn)品設計傳統(tǒng)包括電氣設計、結(jié)構(gòu)設計、工藝設計和工裝設計。第7頁/共38頁VR/AR對機電產(chǎn)品研發(fā)流程的切入點第8頁/共38頁第9頁/共38頁2.VR/AR切入電/結(jié)構(gòu)/熱等設計過程提高風機整機設計水平為客戶設計更加合理的風機及其配件仿真不可試驗的電氣及結(jié)構(gòu)項目風機設計性能評價第10頁/共38頁完整的風機第11頁/共38頁風機傳動鏈第12頁/共38頁某風電系統(tǒng)電氣設計仿真過程可采用PID方法對風力發(fā)電機組進行控制，在低風速時控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)獲得最大風能利用系數(shù)；高風速時，控制槳距角，使機組能準確地保持在額定功率發(fā)電。通過matlabSimulink仿真模塊以及Bladed軟件，驗證理論方法的正確性和有效性。電機分析模塊圖第13頁/共38頁某風電系統(tǒng)電氣設計仿真過程風力發(fā)電機系統(tǒng)仿真模型第14頁/共38頁功率曲線各風速下對應的風力發(fā)電機性能電機扭矩曲線正常工況下第15頁/共38頁各風速下對應的風力發(fā)電機性能功率系數(shù)曲線風輪扭矩曲線正常工況下第16頁/共38頁各風速下對應的風力發(fā)電機性能功率曲線電機扭矩曲線湍流工況下第17頁/共38頁各風速下對應的風力發(fā)電機性能功率系數(shù)曲線風輪扭矩曲線湍流工況下第18頁/共38頁風電產(chǎn)品中齒輪箱設計流程齒輪箱布局及傳動比分配平行軸齒輪傳動設計

行星輪系傳動設計

齒輪箱傳動系統(tǒng)分析

系統(tǒng)動力學分析

齒輪傳動參數(shù)優(yōu)化

傳動系統(tǒng)評價

風電齒輪箱實驗

第19頁/共38頁風電齒輪箱設計存在問題傳動效率高（>97%）壽命長（一般為20年）可靠性要求高振動噪聲?。?lt;87db（A））盲目引進外國圖紙，長期將拖垮中國風電企業(yè)；國內(nèi)尚缺少自主研發(fā)能力、設計計算方法不夠完善；高可靠性的風電齒輪箱設計成為風機快速發(fā)展的瓶頸存在問題：第20頁/共38頁4.VR/AR切入結(jié)構(gòu)設計過程靜力學模態(tài)分析諧響應分析接觸分析齒輪修形動力學分析整機系統(tǒng)動力學第21頁/共38頁主軸軸承支撐最大Mises應力229MPa第22頁/共38頁輪轂第23頁/共38頁輪轂有限元分析結(jié)果

Fatiguesafetymargin

-Min.safetymarginwithSHFRP37.5Minimum1.2ExtremeloadcasesMaximumstaticVonMisesstress133

N/mm2withSINOMA40.2MinimumSafetyMargin1.5第24頁/共38頁主機架有限元分析模型-modelledincludingtower-andincludingbearinghousings第25頁/共38頁主機架有限元分析結(jié)果-ResultofFiniteElementAnalyses-Fatiguesafetymarginofweldseams

forunweldedplates>0.5isenough

-Min.safetymarginwithSHFRPblade第26頁/共38頁齒輪接觸分析、修形及優(yōu)化箱體應力應變箱體模態(tài)行星架應力應變齒輪箱有限元分析第27頁/共38頁第一主應力云圖

總體應力云圖

齒輪箱有限元分析—靜力分析有限元模型

網(wǎng)格劃分

載荷及約束加載

總體應變云圖

第28頁/共38頁風電齒輪箱有限元分析-熱力耦合分析第29頁/共38頁齒輪傳動系統(tǒng)數(shù)字樣機利用齒輪傳動系統(tǒng)軟件建模、仿真風機齒輪傳動系統(tǒng)數(shù)字化樣機第30頁/共38頁傳動系統(tǒng)實驗——直齒齒輪箱第31頁/共38頁雙級行星輪系傳動系統(tǒng)實驗——行星輪系齒輪箱第32頁/共38頁齒輪箱A80/PBLZ224—測試運行第33頁/共38頁齒輪箱A80/PBLZ190P—測試運行第34頁/共38頁5.VR/AR研發(fā)前景和效益

針對已有產(chǎn)品、已發(fā)生問題展開分析和校核是VR/AR應用必須的起點，在這個起點上可以關注和尋求需要的軟件；針對隨機的、緊迫的產(chǎn)品某方面的創(chuàng)新和改進，均可應用VR/AR手段進行設計和開發(fā)；沒有任何一種軟件可以涵蓋一個企業(yè)技術研發(fā)的全部所需，軟件本身也在不斷發(fā)展和超越，不斷積累仿真分析的經(jīng)驗和教訓，不斷探索和進步；