ADAMS加紧机构作业-03-07版的.doc
ADAMS作业
题目:基于ADAMS的夹紧机构优化设计
院系:交通与物流学院
专业年级:交通运输班
姓名:珠峰的眺望者
学号:201012
指导教师:范老大
2013年05月12日
基于ADAMS的夹紧机构优化设计
摘要
对于运用虚拟样机技术,可以大大简化机械产品的设计开发过程,大幅度缩短产品开发周期和降,低开发费用,提高产品的性能,获得最优化和创新的设计产品。ADAMS是目前著名的虚拟样机分析软件,应用ADAMS建立了夹紧机构的参数化模型,并对模型各设计变量进行设计研究,找出对机构性能影响较大的变量,最后对模型进行优化设计,确定模型的最正确结构。本文研究了利用ADAMS进行夹紧机构优化设计的问题,建立了夹紧机构的参数化模型,以机构中最大夹紧力为最终优化目标,对机构中各铰接点位置参数进行了优化计算。
关键词:ADAMS,优化设计,夹紧机构,虚拟样机
ADAMS软件介绍
机械系统动力学自动分析软件ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems)是美国MDI(MechanicalDynamicInc)开发的非常著名的虚拟样机分析软件。ADAMS是虚拟样机分析的应用软件,使用者可以很方便地对虚拟样机进行静力学、动学和动力学分析。
ADAMS使用交互式图形环境和部件库、约束库及力库,用堆积木式的方法建立三维机械系统参数化模型并通过对其运动性能的仿真分析来研究虚拟样机可供选择的设计方案。
夹紧机构的结构创立和参数化
2.1加紧机构的模型建立
创立如图1所示的加紧机构模型。加紧机构包括：摇臂〔Pivot〕、手柄〔Handle〕、锁钩〔Hook〕、连杆〔Slider〕和固定块〔GroundBlock〕等物体。其中，摇臂〔Pivot〕和大地〔Ground〕之间、摇臂〔Pivot〕和锁钩〔Hook〕之间、摇臂〔Pivot〕和手柄〔Handle〕之间、手柄〔Handle〕和连杆〔Slider〕之间为旋转副约束；连杆〔Slider〕和锁钩〔Hook〕之间为圆柱副约束；锁钩〔Hook〕和固定块〔GroundBlock〕之间为点—面约束副；固定块〔GroundBlock〕与大地〔Ground〕固结在一起；在手柄〔Handle〕有一个作用力，用于驱动机构运动，使其产生加紧力；在锁钩〔Hook〕和大地〔Ground〕之间有一弹簧，用于测量加紧机构的加紧力。
图1加紧机构模型
加紧机构的模型测试
〔1〕测量弹簧力
测量系统的弹簧力，生成弹簧力变化曲线，如图2所示。
图2弹簧力变化曲线
〔2〕测量角度
测量系统的手柄〔Handle〕到锁钩〔Hook〕之间的角度变化曲线，即Point_5到Point3到Point6之间的角度变化曲线，如图3所示。
图3测量角度变化曲线
对加紧机构的参数化
通过参数化建模,可以将机构中有关参数设置为设计变量。在分析过程中,只需改变样机模型中的有关变量,程序就可以自动地更新整个样机模型。而且还可以由程序根据预先设置的可变参数,自动地进行一系列的仿真分析,观察在不同参数值下样机的变化。将POINT_1、POINT_2、POINT_3、POINT_5、POINT_6的5个设计点的X、Y坐标分别设置为设计变量。
创立设计变量，如图4所示。
图4设计变量
设计变量取值范围，如图5所示。
图5设计变量取值范围
夹紧机构的变量研究和结构优化设计
3.1对加紧机构的变量研究
下面举例：系统对设计变量“DV_1”，进行优化设计分析。ADAMS自动生成设计研究报告、优化过程中弹簧力和角度曲线的变化情况，并且生成弹簧力相对于变量、不同试验步骤变量的取值曲线，见图6至图9所示。
图6弹簧力在所有试验步中的变化曲线
图7角度在所有试验步中的变化曲线
图8弹簧力相对于变量〔DV_1〕的变化曲线
图9变量〔DV_1〕相对于试验步的变化曲线
以及设计变量“DV_1”对弹簧力影响的敏感度进行研究的报表，见表1所示。
表1设计变量“DV_1”设计研究报告
试验
最大弹簧张力
DV_1取值
敏感度
1
2
3
4
5
依次对其他设计变量进行优化设计,具体结果如表2所示。
表2设计变量优化设计结果
设计变量名称
设计点位置
初始值
在初始值处的敏感度
最优值
DV_1
POINT_1x
0
-82
1
DV_2
POINT_1y
0
52
0
DV_3
POINT_2x
3
139