哈工大现代设计方法实验报告.docx

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哈工大现代设计方法实验报告

实验名称

机电产品现代设计方法

姓名

崔晓蒙

学号

1110811005

班级

1108110

实验地点

实验日期

评分

指导教师

张旭堂

同组成员其他

程晗

王广大

邴宇涵

1静态存储器扩展实验

1.1实验目的

（1）掌握典型机电产品多学科协同优化设计软件环境组成，包括建模软件、分析软件、协同平台；

（2）自主设计产品模型、分析过程、优化目标；

（3）对得到的优化结果进行定性分析，解释结果的合理性，编写上机实验报告。

1.2实验内容

（1）轴的有限元分析

（2）基于Adams的运动学分析与仿真

1.3实验相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）

实验室提供了的是网络协同设计环境，包括产品CAD建模、有限元分析FEM、动力学仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。

计算机网络硬件环境和相应软件环境。

图形工作站和路由器，安装协同设计仿真软件。

在本次实验中，我使用了实验室提供的Abaqus和adams软件，对于一个已经完成建模的轴进行了有限元分析，然后在adams软件中，对一个料斗进行了建模，然后在运用该软件的协同仿真功能，添加约束，并进行了运动仿真，输出了动画结果。

达到了实验要求，基本上完成了实验目的。

对于本次实验的详细分析，可见下面的当时的实验室截图和所配的说明。

1.4实验结果（含操作过程说明、结果记录及分析和实验总结等，可附页）

（1）轴的有限元分析

1.导入部件

File->import->part，选择导入igs格式的部件设置部件名字。

成功导入部件后的情况如图所示。

2.定义材料属性

选择property模块，点

creatematerial，选择Mechancial->Elasticity->elastic，定义材料杨氏模量和泊松比。

3.创建装配体

选择assembly模块，点

instancepart，选择Independent。

4.创建分析步和参考点

选择step模块，点

creatstep，建立分析步step-1。

点击continue，进入editstep，设置增量步

点击菜单栏Tools->referencepoint，创建参考点，在下方输入点的坐标或者选择部件上的点，最好选择轴线上部外面的中心点。

这些过程做完后，模型变成了蓝色，在选中的点上有一个小的X。

结果如下图所示

5.创建参考点和部件上部端面的约束

选择interaction模块，点

createconstraint，建立约束constraint-1。

选择couping，然后分别选择参考点和对应的轴端面，进入editconstraint对话框设置。

创建约束完成后可见到所选平面和中心点有一束线，如下图所示。

6.定义转矩和边界条件

选择Load模块，点

createload，建立载荷load-1。

选择moment，选择参考点，进入editload对话框设置。

设置完后的情况如下图所示

7.网格划分，生成数值模型

选择Mesh模块，点

assignmeshcontrols，设置单元形状和划分方式。

点

meshpartinstance，划分网格。

划分后为全绿色网格，方可进行后面的分析作业。

划分网格后的结果如下图所示。

8.创建作业，分析计算

选择Job模块，点

createjob，建立Job-1，进入editjob设置。

分析计算的结果出来后，就可以进行后处理。

9.结果后处理

点击result进入Visualization结果模块。

点击

，显示应力云图。

点击

，激活转矩加载过程的部件变形动画。

点击

，控制动画。

下面三个不同角度的截图就是当时的输出的动画。

（2）基于Adams的运动学分析与仿真

1.构造ADAMS/View样机机械模型如图所示，下面的几张图片给出了运用adams软件建模的过程，该模型主要由底座、铲斗、连杆组成，它们之间通过一定的约束关系连接在了一起。

2.

2.设定运动副约束

根据图示关系，添加链接

①在主工具箱中，选择转动副

，下方的参数设置对话框中，设置参数2bod——1loc和pickfeature

②选择基座和座架，然后选择座架中心Mount.cm，旋转轴沿y轴正向，建立座架与基座的转动副

③继续用转动副按钮，建立轴肩与座架间的转动副，设置参数为2bod——1loc和Normaltogrid，选择轴肩和座架，再选择座架中心点，建立转动副

④继续用转动副按钮，建立铲斗与悬臂间的转动副，设置参数为2bod——1loc和Normaltogrid，选择铲斗与悬臂，再选择铲斗下侧中心点，建立转动副

⑤选择主工具箱中的平动副

，设置参数2bod——1loc和pickfeature，选择悬臂与轴肩，再选择悬臂中心标记点，移动方向沿X轴正方向，建立悬臂和轴肩间的平动副

⑥右键点击窗口右下角的Information信息按钮，选择约束按钮，观察是否按要求施加约束，关闭信息窗口

⑦检查完毕，选择仿真按钮

，对系统进行仿真，观察系统在重力作用下的运动

3.设定运动

①选择主工具箱中的旋转运动按钮

，右键点击座架中心标记点，在弹出的选择窗口中，选择JOINT_mount_ground,给座驾与基座的转动副添加转动运动

②选择俯视图按钮，观察旋转运动副的箭头图标

③右键点击该运动，在弹出的快捷菜单中选择motion_mount_ground——modify在修改对话框中，修改function项为360d*time

④重复上述动作，在轴肩和座架之间建立旋转运动Motion_shoulder_ground,

⑤右键点击该运动，在弹出的快捷菜单中选择motion_shoulder_ground——modify在修改对话框中，修改function项为-STEP（time,0,0,0.10,30d）

⑥重复上述动作，在铲斗和悬臂之间建立旋转运动Motion_bucket_boom

⑦设置运动函数为45d*（1-cos（360d*time））

⑧右键点击主工具箱中旋转运动按钮，选择下一级平行运动按钮，点击悬臂中心平动副，在悬臂和座架间建立平行运动

⑨设置平行运动函数为STEP（time，0.8，0，1，5）

⑩选择主工具箱中的仿真按钮，设置仿真参数ENDTime：

1；Steps：

100，进行仿真

4.进行运动仿真

按照设定的运动进行仿真。

5.测量

①鼠标右键点击铲斗，打开右键快捷键，选择测量measure

②系统打开参数设置对话框，将Characteristic设置为CMPoint，Component设置为Y,测量Y向位移。

③点击Apply，出现空白的测量窗口

④点击总工具箱中测量长度按钮

，测量悬臂左端点与轴肩右端点间的距离

保存文件。

仿真输出的结果如下图所示：

1.5实验总结：

通过本次实验，我最大的收获就是初步学会了如何使用abaqus有限元分析软件和adams仿真软件，了解到了现代设计与传统设计的区别，初步学习到了利用现代设计方法解决机电产品设计中一些问题的基本思路。

通过和以往的传统的设计方法的对比，让我认识到了现代设计方法的优越性和重要性。

传统设计方法一般是运用了机械设计的基本技能，例如计算，查阅手册，绘图，运用国家标准等等。

费时费力，而且设计产品并不能够满足消费者对于现代产品的很多需求。

而现代设计方法则是利用了现代设计工具，对产品进行建模分析和优化，大大节约了设计时间，提高了产品的可靠性，稳定性。

可以说，现代设计方法终会淘汰已有的传统设计方法，成为设计者手上强有力的工具。