ADAMS加緊機(jī)構(gòu)作業(yè)-03-07版的

ADAMS作業(yè)題目:基于ADAMS的夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)院系:交通與物流學(xué)院專業(yè)年級:交通運(yùn)輸班姓名:珠峰的眺望者學(xué)號:201012指導(dǎo)教師:范老大2013年05月12日基于ADAMS的夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要對于運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù),可以大大簡化機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)過程,大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和降,低開發(fā)費(fèi)用,提高產(chǎn)品的性能,獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。ADAMS是目前著名的虛擬樣機(jī)分析軟件,應(yīng)用ADAMS建立了夾緊機(jī)構(gòu)的參數(shù)化模型,并對模型各設(shè)計(jì)變量進(jìn)行設(shè)計(jì)研究,找出對機(jī)構(gòu)性能影響較大的變量,最后對模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),確定模型的最佳結(jié)構(gòu)。本文研究了利用ADAMS進(jìn)行夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題,建立了夾緊機(jī)構(gòu)的參數(shù)化模型,以機(jī)構(gòu)中最大夾緊力為最終優(yōu)化目標(biāo),對機(jī)構(gòu)中各鉸接點(diǎn)位置參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算。關(guān)鍵詞:ADAMS,優(yōu)化設(shè)計(jì),夾緊機(jī)構(gòu),虛擬樣機(jī)ADAMS軟件介紹機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems)是美國MDI(MechanicalDynamicInc)開發(fā)的非常著名的虛擬樣機(jī)分析軟件。ADAMS是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件,使用者可以很方便地對虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。ADAMS使用交互式圖形環(huán)境和部件庫、約束庫及力庫,用堆積木式的方法建立三維機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)化模型并通過對其運(yùn)動(dòng)性能的仿真分析來研究虛擬樣機(jī)可供選擇的設(shè)計(jì)方案。夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建和參數(shù)化2.1加緊機(jī)構(gòu)的模型建立創(chuàng)建如圖1所示的加緊機(jī)構(gòu)模型。加緊機(jī)構(gòu)包括：搖臂（Pivot）、手柄（Handle）、鎖鉤（Hook）、連桿（Slider）和固定塊（GroundBlock）等物體。其中，搖臂（Pivot）和大地（Ground）之間、搖臂（Pivot）和鎖鉤（Hook）之間、搖臂（Pivot）和手柄（Handle）之間、手柄（Handle）和連桿（Slider）之間為旋轉(zhuǎn)副約束；連桿（Slider）和鎖鉤（Hook）之間為圓柱副約束；鎖鉤（Hook）和固定塊（GroundBlock）之間為點(diǎn)—面約束副；固定塊（GroundBlock）與大地（Ground）固結(jié)在一起；在手柄（Handle）有一個(gè)作用力，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，使其產(chǎn)生加緊力；在鎖鉤（Hook）和大地（Ground）之間有一彈簧，用于測量加緊機(jī)構(gòu)的加緊力。圖1加緊機(jī)構(gòu)模型加緊機(jī)構(gòu)的模型測試（1）測量彈簧力測量系統(tǒng)的彈簧力，生成彈簧力變化曲線，如圖2所示。圖2彈簧力變化曲線（2）測量角度測量系統(tǒng)的手柄（Handle）到鎖鉤（Hook）之間的角度變化曲線，即Point_5到Point3到Point6之間的角度變化曲線，如圖3所示。圖3測量角度變化曲線對加緊機(jī)構(gòu)的參數(shù)化通過參數(shù)化建模,可以將機(jī)構(gòu)中有關(guān)參數(shù)設(shè)置為設(shè)計(jì)變量。在分析過程中,只需改變樣機(jī)模型中的有關(guān)變量,程序就可以自動(dòng)地更新整個(gè)樣機(jī)模型。而且還可以由程序根據(jù)預(yù)先設(shè)置的可變參數(shù),自動(dòng)地進(jìn)行一系列的仿真分析,觀察在不同參數(shù)值下樣機(jī)的變化。將POINT_1、POINT_2、POINT_3、POINT_5、POINT_6的5個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)分別設(shè)置為設(shè)計(jì)變量。創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量，如圖4所示。圖4設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量取值范圍，如圖5所示。圖5設(shè)計(jì)變量取值范圍夾緊機(jī)構(gòu)的變量研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)3.1對加緊機(jī)構(gòu)的變量研究下面舉例：系統(tǒng)對設(shè)計(jì)變量“DV_1”，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析。ADAMS自動(dòng)生成設(shè)計(jì)研究報(bào)告、優(yōu)化過程中彈簧力和角度曲線的變化情況，并且生成彈簧力相對于變量、不同試驗(yàn)步驟變量的取值曲線，見圖6至圖9所示。圖6彈簧力在所有試驗(yàn)步中的變化曲線圖7角度在所有試驗(yàn)步中的變化曲線圖8彈簧力相對于變量（DV_1）的變化曲線圖9變量（DV_1）相對于試驗(yàn)步的變化曲線以及設(shè)計(jì)變量“DV_1”對彈簧力影響的敏感度進(jìn)行研究的報(bào)表，見表1所示。表1設(shè)計(jì)變量“DV_1”設(shè)計(jì)研究報(bào)告試驗(yàn)最大彈簧張力DV_1取值敏感度12345依次對其他設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),具體結(jié)果如表2所示。表2設(shè)計(jì)變量優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)變量名稱設(shè)計(jì)點(diǎn)位置初始值在初始值處的敏感度最優(yōu)值DV_1POINT_1x0-821DV_2POINT_1y0520DV_3POINT_2x3139DV_4POINT_2y3-440DV_5POINT_3x2-18DV_6POINT_3y8281DV_7POINT_5x-132DV_8POINT_5y10-288DV_9POINT_6x-6-61DV_10POINT_6y5104由表2可以看出,設(shè)計(jì)變量“DV_4”、“DV_6”和“DV_8”的敏感度最高,也就是說設(shè)計(jì)點(diǎn)POINT_2y、POINT_3y和POINT_5y的位置變化對夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力影響較大。優(yōu)化設(shè)計(jì)根據(jù)表2得，設(shè)定設(shè)計(jì)變量“DV_4”、“DV_6”、“DV_8”的變化范圍的最小值和最大值，分別為1和6、6.5和10、9和11。以彈簧力的最大張力為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化過程中彈簧張力的變化曲線如圖10所示。圖10優(yōu)化過程中彈簧張力變化曲線設(shè)計(jì)變量“DV_4”、“DV_6”、“DV_8”的優(yōu)化結(jié)果如表3所示。表3優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果試驗(yàn)最大彈簧張力DV_4取值DV_6取值DV_8取值01234從表3中可以看出,當(dāng)設(shè)計(jì)變量“DV_4”、“DV_6”、“DV_8”的值分別為、、10.034時(shí),夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力最大,為1008N。優(yōu)化前后,彈簧張力變化曲線對比如圖11所示。圖11優(yōu)化前后彈簧張力曲線對比圖實(shí)線為優(yōu)化前的彈簧張力曲線,虛線為優(yōu)化后的彈簧張力曲線,由圖6可以看出,當(dāng)設(shè)計(jì)點(diǎn)POINT_2、POINT_3、POINT_5位置稍微有所變化時(shí),夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力大小有顯著提高。結(jié)語虛擬樣機(jī)技術(shù)是一門新興的技術(shù),它有著廣闊的市場發(fā)展前景。虛擬樣機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、工程機(jī)械、航天航空業(yè)、國防工業(yè)及機(jī)械制造業(yè)等領(lǐng)域,虛擬樣機(jī)技術(shù)在工程中的應(yīng)用是通過界面良好、功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的商品化虛擬樣機(jī)