基于ADAMS的自動紙杯成型機運動機構(gòu)的仿真研究

1、 河北理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版第31卷zD,(占3cos妒3一妒;8in93cos妒42一F一c,cosp4D,34cos妒3一sln妒42一1一(15 2杯壁紙供送機構(gòu)的仿真分析在上述分析中,很明顯可以看出:已知紙杯機杯壁紙供送機構(gòu)原動件的運動,求輸出構(gòu)件滑塊的位移、速度及加速度的運動規(guī)律,首先要根據(jù)機構(gòu)的簡化結(jié)構(gòu)模型建立運動方程,經(jīng)過一次次的求導(dǎo)而得H】。這個過程是相當(dāng)繁瑣復(fù)雜的,不僅計算量大,而且很容易出錯。而采用計算機數(shù)值模擬方法是相對簡單和方便的。在數(shù)值模擬方法中,給定輸入運動規(guī)律,可以很方便地得到輸出位移、速度、圖3杯壁紙供送機構(gòu)模型加速度及其沿各個坐標(biāo)軸的分量。針對上述杯壁紙供送

2、機構(gòu),采用計算機運動仿真分析軟件ADAMS【51分析如下,圖3為杯壁紙供送機構(gòu)的仿真圖。經(jīng)過仿真模擬,得到圖4為輸出構(gòu)件滑塊的位置,速度及加速度的x軸分量隨原動件曲柄轉(zhuǎn)角的變化曲線。從中明顯可見:原動件具體轉(zhuǎn)到什么位置時,從動件的速度和加速度最大(最小。這一關(guān)鍵位置的確定不僅有助于了解從動件的運動規(guī)律,還有助于對機構(gòu)進行分析與綜合。而這一過程在數(shù)學(xué)分析中,要經(jīng)過一步步求導(dǎo)取最大、最小值才能得到。很明顯計算機數(shù)值模擬分析,是相對簡單和方便的。圖4滑塊運動參數(shù)隨原動件轉(zhuǎn)角的變化另一方面,從圖4中可以得到一定的模擬值列于表2中。裹2計算結(jié)果由圖和表可知,從動件滑塊的行程為IX一一Xi。I=24620

3、=226mm,即杯壁紙被推動的整個行程為226mm,而實測行程值為220mm,說明了該模擬計算方法的科學(xué)性與正確性。從圖4中還可看到,滑塊在曲柄轉(zhuǎn)過與x軸成9度時位于最右端,而在曲柄轉(zhuǎn)過與x軸成171度時位于最左端。這與實際情況相吻合。由速度和加速度曲線可知,一般的,速度曲線的低谷和尖峰往往是需要重點注意和研究的,速度發(fā)生突變的區(qū)域也是工程中需要注意的地方,在那里加速度及力可能過大。由圖可見,正符合這一點。3同軸機構(gòu)整體仿真分析圖5組合機構(gòu)整體模型仿真圖由JBZB型紙杯成型機可見,紙杯機的沖底機構(gòu)及其輔助沖底機構(gòu)和成型紙杯頂出機構(gòu)由一根軸帶動轉(zhuǎn)動,構(gòu)成了紙杯加工組合機構(gòu)。建立這一組合機構(gòu)的整體

4、模型,有助于分析這三個部件輸出構(gòu)件之間的運動關(guān)系。根據(jù)實際機器結(jié)構(gòu),采用計算機數(shù)值模擬方法分析如下,圖5為該組合機構(gòu)整體模型仿真圖。圖中各符號所代表的機構(gòu)如表3所示。裹4圖示符號與機構(gòu)對照表一方面,模型建好后,進行運動學(xué)仿真,在同一圖中繪出各部件輸出構(gòu)件滑塊的位移、速度、加速度在,軸方向(相對于模型豎直向上的虛擬仿真曲線,如圖6所示。第l期王瑩,等:基于ADAMS的自動紙杯成型機運動機構(gòu)的仿真研究37在上述各曲線圖中,可以得到一定的模擬值數(shù)據(jù),如表4所示。 表4計算結(jié)果由上表可得,紙杯頂出機構(gòu)行程為140mm;輔助沖底機構(gòu)行程為20mm;主要沖底機構(gòu)行程為13l皿。.與紙杯機工作中實際測量值相

5、一致,可見該分析過程的高精度特性。同時將各部件的輸出構(gòu)件位移、速度和加速度放在同一坐標(biāo)系中,明顯可見:在構(gòu)件P耐處于最低位置時,即成型紙杯頂出機構(gòu)未開始即將開始向上頂出成型紙杯時,Panl5主要沖底機構(gòu)正好完成沖底動作。此時,P8Itl5構(gòu)件處于最高位置。隨后,Pa科開始向上運圖4組合機構(gòu)整體模型仿真圖動,頂紙杯,而Panl5向下回程運動,從而完成一個運動周期。這樣有助于協(xié)調(diào)各部件間的相對運動。而且由整體速度曲線圖和整體加速度曲線圖可見,各速度及加速度曲線均為周期函數(shù)。x軸為時間t,可以從圖中很容易看出其變化的先后關(guān)系,這里不再詳述。4結(jié)論運用ADAMS運動仿真分析軟件對JBzB自動紙杯成型機

6、主要機構(gòu)進行分析,只需建造仿真模型,通過輸入主動件初始運動條件,計算機可自動進行分析,繪出各組成構(gòu)件的位移、速度、加速度運動曲線。這就省略了理論分析方法一步步繁瑣的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)及求導(dǎo)過程,并且分析結(jié)果為可視化的圖表,直觀且清晰。通過將模擬值與實測值的比較分析,可以看到數(shù)值模擬方法的精確性,說明了這一計算方法的正確性與可行性。它為今后在機械設(shè)計和改進方面上的應(yīng)用有以下重要意義:如果機構(gòu)運動規(guī)律不符合設(shè)計者的要求,可以通過反復(fù)修改動力學(xué)模型,在虛擬環(huán)境下模擬系統(tǒng)的運動,直到滿足運動要求。這樣可以在短時間內(nèi)在不浪費材料的前提下,獲得最優(yōu)的設(shè)計方案。參考文獻:1薛慧芳.曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析J.南京化

7、工大學(xué)學(xué)報,1998,12(20:71732楊基厚機構(gòu)運動學(xué)與動力學(xué)M.北京:機械工業(yè)出版社,1987【3孫橙,陳作模.機械原理M.北京:高等教育出版社(第五舨.1996.5王國強.張進平。馬若丁.虛擬樣機技術(shù)及其在ADAMs上的實踐.M.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2001.EmuIation Re翻撇h On the l【inema6c MechanismsB嬲ed仰AD枷Sof the Paper Gla輜MacMneWANG Ying(CoUege of Mech趴ical En舀neering,Hebei PolytecllIlic univers毋,gsh肌Hebei063009,C

8、hinaKey words:tlleoretical derivation;l(inemadcs一柚alysis;ADAMS;dyn哪ic perfom肌ceAb湘mct:【he to tlle n扭jor c鋤ponents of tIle JBZB paper gLass machine,tIlis p叩er proceeded tIe kinematicsanalysis ming tlle metllod of meoretical deriVation,髓d also髓tablisled tle mtllematical model of tlle comp。咀ent8. At th

9、e鋤e time tlle displacelent,Velocity,celemdon of the slide blocks are analyzed,tlle results of t王le calcIlla. don are inden6cal t0me meured value.It pmved tIle姒tIe眥tical蒯el is cor咒ct.A in ing at tlleory,出e paper 姐如ed dle kinemdc觚d dyn鋤ic pe而冊肌ce of tIle paper gk嘲processing conlbined mechalli鋤s by way

10、0f tlle motion蝴lysis幽are ADAMS。ne vel喇哆,accele枷on cun,es are aldmwed,which would pmvide impo衄lt data to tlle process of tIle desi伊鋤d impr_Dv鋤ent of tIle JBzB p印er gla鷦machiIle. 基于ADAMS的自動紙杯成型機運動機構(gòu)的仿真研究作者:王瑩, WANG Ying作者單位:河北理工大學(xué)機械,工程學(xué)院,河北,唐山,063009刊名:河北理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版英文刊名:JOURNAL OF HEBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE EDITION年,卷(期:2009,31(1被引用次數(shù):1次參考文獻(5條1.王國強;張進平;馬若丁虛擬樣機技術(shù)及其在ADAMS上的實踐 20013.孫桓;陳作模機械原理 19964.楊基厚機構(gòu)運動學(xué)與動力學(xué) 19875.薛慧芳曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析 1998(20本文讀者也讀過(10條2009(114.新一代紙杯成型機期刊論文-食品文摘2002(95.林榮土解析美國紙杯成型機如何調(diào)試模具期刊論文-廈門廣播電視大學(xué)學(xué)報