机构运动仿真与动力分析课程大作业.docx
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机构运动仿真与动力分析课程大作业
《机构运动仿真与动力分析课程大作业》
ADAMS
班级T1113-5
姓名贺喆
学号20110130506
湖北汽车工业学院机械工程系
2014年6月
一、题目分析3
二、工作原理3
三、机构建模与仿真4
3.1建模参数的确定4
3.2模型建立4
3.3机构运动特性6
四、利用设计点对加速度进行优化7
五、利用设计点对加速度进行优化12
六、总结14
基于ADAMS勺牛头刨床大运动仿真分析
亠、题目分析
中小型牛头刨床的主运动（见机床）大多采用曲柄摇杆机构（见曲柄滑块机构）传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。
大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。
滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。
由于采用单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。
机床的主参数是最大刨削长度。
牛头刨床主要有普通牛头刨床、仿形牛头刨床和移动式牛头刨床等。
普通牛头刨床（见图）由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动，刀架可在垂直面内回转一个角度，并可手动进给，工作台带着工件作间歇的横向或垂直进给运动，常用于加工平面、沟槽和燕尾面等。
仿形牛头刨床是在普通牛头刨床上增加一仿形机构，用于加工成形表面，如透平叶片。
移动式牛头刨床的滑枕与滑座还能在床身（卧式）或立柱
（立式）上移动，适用于刨削特大型工件的局部平面。
六杆机构由摆动导杆机构1-2-3-4构成，由曲柄1作为原动件做圆周运动,
带动六杆机构运动。
刨头右行
、机构建模与仿真
3.1建模参数的确定
已知曲柄1做匀速圆周运动。
转速为60r/min,LAC=380mm，LAB=110mm，
LCD=540mm，LDE=0.25LCD，刨头行程为240mm,C点到工作平台的垂直距离为490mm。
3.2模型建立
1、创建点
在已知上述数据条件下，确定各关键点位置。
打开ADAMS/view，用table
editor功能输入如图一系列坐标
则在屏幕上得到一系列点
2、创建各连杆
斤，・—*1
选择"按钮，设定宽度与深度为1，并将它们前面复选框勾上，在屏幕上
与point4，建立摇杆；连接point4与point5，完成连杆的建立。
建立杆件，使其
通过point5作为刨头，作为输出杆件
3、建立滑套
位置为point2，并与丫轴同向
调整视图，选择方向，选择匕」1将下面平移部分距离改为1向右移
动建立的滑套，使其中心位置与XY平面重合
4、添加约束
同理，分别在part4与part5之间、part4与ground之间、part2与part3之间、part3
与part6之间建立转动副
之间建立移动副方向平行于part2
5、添加电机
单击
pointl所在位置，添加电机，双击建立后的电动机,
改动转速为60
6、运动仿真
新建立与仿真完成。
3.3机构运动特性
该机构输出构件为part6,右键part6，选择测量，在选项中选择速度，质心
速度并确定，调出part6速度随时间的变化曲线，并同理调出加速度、位移随时间变化的曲线如图
四、利用设计点对加速度进行优化
打开tableeditor,将除point2外其他点设置为参数化，如图:
在工具栏中选择仿真，在下拉菜单中选择设计计算，打开如图对话框
右键研究后面的空白栏，在测量中选择推测，PART_6_MEA_2,即加速度，并将前面的选项设置为最大值，右键设计变量后的空白栏，在变量中选择推测，DV_1。
更改显示选项，选择更多，将显示设计评价栏全部勾选为“是”，此时选择开始。
得到DV_1改变对加速度最大值的影响，得到如下信息：
设计研究摘要
模型名称:
MODEL_1
运行日期:
2014-06-1822:
36:
49
目标函数
O1）MaximumofPART_6_MEA_2
单位
:
mm/sec**2
最大值:
293.538（试验1）
最小值:
229.263（试验7）
设计变量
V1）DV_1
单位:
NOUNITS
1
293.54
-99.000
3.2169
2
281.74
-102.67
3.1773
3
270.24
-106.33
2.9585
4
260.05
-110.00
2.7856
5
249.81
-113.67
2.7958
7229.26-121.002.8039
其中DV_1一排表示最优值，Sensitivity表示敏感度。
分别再用同样的方法得到DV_2――DV_8的最优值与敏感度，汇总并找出敏感度最大的几个变量。
经过分析，得到DV_2、DV_3、DV_4三个变量对加速度影响最大，贝我们接下来的优化分析将对该三个变量进行优化，得到最大加速度为最小的最优解。
对于牛头刨床的刨削加工来说，当刨头的速度为匀速时，其加工质量最好。
而加速度的大小是反映速度的波动范围大小的最好依据。
所以，减小加速度的最
大值，有利于减小速度的波动。
同样打开设计计算，选择优化，在设计变量中添加DV_2、DV_3、DV_4三
个变量，将目标设置为最小化，如图：
选择开始，开始优化。
优化结束后，弹出以下信息：
优化摘要
模型名称:
MODEL_1
运行日期:
2014-06-1822:
48:
50
目标函数
O1）MaximumofPART_6_MEA_2
单位
:
mm/sec**2
初始值:
260.047
最终值
:
232.194（-10.7%）
设计变量
V1）DV_2
单位
:
NOUNITS
初始值:
0
最终值:
0.0135094
V2）DV_3
单位
:
NOUNITS
初始值:
0
最终值:
0.00404657
V3）DV_4
单位
:
NOUNITS
初始值:
-490
最终值
:
-538.951（+9.99%）
Iter.PART_6_MEA_2
DV_2
DV_3
DV_4
0
260.05
0.00000
0.00000
-490.00
1
232.17
0.015525
0.0046504
-539.00
2
232.19
0.013509
0.0040466
-538.95
优化完毕，
此时加速度由最大值为
260减小至
232,如图
Iter为2是最终的
优化值即DV_2=0.013509,DV_3=0.0040466,DV_4=-538.95，前后加速度曲线
对比如下：
-im■■■*hipo—b
五、利用设计点对加速度进行优化
在工具栏选择测量，选择角度一一新建，选择如图部分角度，大小即压力角
确定，完成压力角测量，同加速度优化，将设置改为如图:
得到以下信息:
优化摘要
模型名称：
M0DEL_1
运行日期：
2014-06-1823:
13:
46
目标函数
01）MaximumofMEA_ANGLE_5
单位
:
deg
初始值：
148.228
最终值
145.656（-1.74%）
设计变量
V1）DV_2
单位:
NOUNITS
初始值:
0.0135094
最终值:
-0.139962
V2）DV_3
单位:
NOUNITS
初始值:
0.00404657
最终值:
0.0807976
V3）DV_4
单位:
NOUNITS
初始值:
-538.951
最终值:
-592.792（+9.99%）
Iter.
MEA_ANGLE_5
DV_2
DV_3
DV_4
0
148.23
0.013509
0.0040466
-538.95
1
145.66
-0.15750
0.089568
-592.85
2
145.66
-0.13996
0.080798
-592.79
至此，
优化完毕
六、总结
从工程实际出发，运用虚拟样机技术，利用动力学分析软件ADAMS，依靠多体动力学的基本理论，对牛头刨床的六杆机构进行设计，对设计点进行参数化建模，寻找出最大加速度与最大压力角并进行优化，得出的结果达到了虚拟样机设计的预期要求，同时也为机械设备的优化设计提供了值得参考的设计思路。
通过本课程，我们掌握了运用ADAMS对机构进行数字化建模和优化，在使用过程中，我们可以总结出，机构数字化建模和优化的大致过程为确定机构、参数确定、模型建立、创建约束、机构仿真、确定优化目标、各点参数化并确定敏感度、选出敏感度最高的点并优化。
通过ADAMS使用，可以方便的得到机构动态参数，在实际生产与生产研发中起到至关重要的作用，极大缩短了产品研发周期，但目前的ADAMS也存在诸多可以改善的地方，比如灵敏度分析时，各点参数需要分开一个个测量，且需要手工汇总，不方便。
相信未来机械生产中，ADAMS将会更为普及，其功能也将更加强大，我们需要更深的研究和应用它。
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