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1. 研究目的与意义

在机械产品的设计过程中，传统的设计与制造流程，首先是概念设计、方案论证和产品的详细设计，然后制造样机进行试验。当通过试验发现缺陷时，就要返回修改设计并再进行样机验证。只有通过反复的设计一试验一设计过程，产品才能达到要求的性能。在目前竞争激烈的市场背景下，基于物理样机的设计过程严重地制约了产品质量的提高、成本的降低和对市场的占有。虚拟样机技术将产品研制工作中的方案选择、技术设计、部件装配、结构分析和性能优化放在计算机虚拟环境下进行。充分利用先进的计算机辅助设计技术，提高产品的性能，缩短产品的设计周期。应用该技术可以在产品设计阶段预测产品质量，使产品在投入生产之前进行优化，以提高产品质量，从而缩短产品开发周期，进而降低开发成本，提高市场竞争力。

2. 国内外研究现状分析

国外：在国外虚拟样机设计已在各个领域广泛地应用，如工矿行业中约翰迪尔公司(JohnDeere)利用虚拟样机技术成功解决了工程机械在高速行驶时出现的蛇行现象的问题；波音公司利用它减少了设计更改的需要；美国航空航天局(NASA)的喷气推进实验室(JPL)工程师利用虚拟样机仿真研究宇宙飞船在不同阶段(进入大气层,减速和着陆)的工作过程。，

国内：自改革开放以来，我国从发达国家引进了各种机械设备的样机予以模仿，但缺少设计与创新。近年国内一些国民经济的骨干行业，如汽车工程，机械工业，军事工业等行业的运用加多。比如北京空调厂使用ObjectARX和先进的技术，对组合式空调机组CAD系统中零部件设计部分的工作，大大提高了系统的稳定性和可扩充性，为今后的系统CAD/CAM继承奠定了基础。

3. 研究的基本内容与计划

虚拟样机是工程师在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替原来的实物样机，最终获得最优化和创新的设计产品。虚拟样机技术主要是融合许多相关技术，包括CAD软件和FEA软件，来模拟各种各样作用力的软件编程技术，对产品进行各种设计模拟分析。

主要任务：根据设计参数，利用计算机辅助设计软件完成激光切割设备的虚拟样机设计。通过学习了解激光机的结构设计要求；学习并掌握计算机辅助设计软件，在辅助设计软件中完成激光机的虚拟样机设计。

4. 研究创新点

为了获得最优的设计，在应用虚拟样机技术的过程中，CAD建模，动力学仿真和有限元分析是必不可少的。在CAD建模时，应尽可能采用参数化技术，使样机模型可以多次使用。虚拟设计技术的运用，三位虚拟实景的仿真设计将有着更大的功能，更加加速产品的创新设计。