基于ADAMS的自动纸杯成型机运动机构的仿真研究

1、 河北理工大学学报(自然科学版第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杯壁纸供送机构的仿真分析在上述分析中,很明显可以看出:已知纸杯机杯壁纸供送机构原动件的运动,求输出构件滑块的位移、速度及加速度的运动规律,首先要根据机构的简化结构模型建立运动方程,经过一次次的求导而得H】。这个过程是相当繁琐复杂的,不仅计算量大,而且很容易出错。而采用计算机数值模拟方法是相对简单和方便的。在数值模拟方法中,给定输入运动规律,可以很方便地得到输出位移、速度、图3杯壁纸供送机构模型加速度及其沿各个坐标轴的分量。针对上述杯壁纸供送

2、机构,采用计算机运动仿真分析软件ADAMS【51分析如下,图3为杯壁纸供送机构的仿真图。经过仿真模拟,得到图4为输出构件滑块的位置,速度及加速度的x轴分量随原动件曲柄转角的变化曲线。从中明显可见:原动件具体转到什么位置时,从动件的速度和加速度最大(最小。这一关键位置的确定不仅有助于了解从动件的运动规律,还有助于对机构进行分析与综合。而这一过程在数学分析中,要经过一步步求导取最大、最小值才能得到。很明显计算机数值模拟分析,是相对简单和方便的。图4滑块运动参数随原动件转角的变化另一方面,从图4中可以得到一定的模拟值列于表2中。裹2计算结果由图和表可知,从动件滑块的行程为IX一一Xi。I=24620

3、=226mm,即杯壁纸被推动的整个行程为226mm,而实测行程值为220mm,说明了该模拟计算方法的科学性与正确性。从图4中还可看到,滑块在曲柄转过与x轴成9度时位于最右端,而在曲柄转过与x轴成171度时位于最左端。这与实际情况相吻合。由速度和加速度曲线可知,一般的,速度曲线的低谷和尖峰往往是需要重点注意和研究的,速度发生突变的区域也是工程中需要注意的地方,在那里加速度及力可能过大。由图可见,正符合这一点。3同轴机构整体仿真分析图5组合机构整体模型仿真图由JBZB型纸杯成型机可见,纸杯机的冲底机构及其辅助冲底机构和成型纸杯顶出机构由一根轴带动转动,构成了纸杯加工组合机构。建立这一组合机构的整体

4、模型,有助于分析这三个部件输出构件之间的运动关系。根据实际机器结构,采用计算机数值模拟方法分析如下,图5为该组合机构整体模型仿真图。图中各符号所代表的机构如表3所示。裹4图示符号与机构对照表一方面,模型建好后,进行运动学仿真,在同一图中绘出各部件输出构件滑块的位移、速度、加速度在,轴方向(相对于模型竖直向上的虚拟仿真曲线,如图6所示。第l期王莹,等:基于ADAMS的自动纸杯成型机运动机构的仿真研究37在上述各曲线图中,可以得到一定的模拟值数据,如表4所示。 表4计算结果由上表可得,纸杯顶出机构行程为140mm;辅助冲底机构行程为20mm;主要冲底机构行程为13l皿。.与纸杯机工作中实际测量值相

5、一致,可见该分析过程的高精度特性。同时将各部件的输出构件位移、速度和加速度放在同一坐标系中,明显可见:在构件P耐处于最低位置时,即成型纸杯顶出机构未开始即将开始向上顶出成型纸杯时,Panl5主要冲底机构正好完成冲底动作。此时,P8Itl5构件处于最高位置。随后,Pa科开始向上运图4组合机构整体模型仿真图动,顶纸杯,而Panl5向下回程运动,从而完成一个运动周期。这样有助于协调各部件间的相对运动。而且由整体速度曲线图和整体加速度曲线图可见,各速度及加速度曲线均为周期函数。x轴为时间t,可以从图中很容易看出其变化的先后关系,这里不再详述。4结论运用ADAMS运动仿真分析软件对JBzB自动纸杯成型机

6、主要机构进行分析,只需建造仿真模型,通过输入主动件初始运动条件,计算机可自动进行分析,绘出各组成构件的位移、速度、加速度运动曲线。这就省略了理论分析方法一步步繁琐的数学公式推导及求导过程,并且分析结果为可视化的图表,直观且清晰。通过将模拟值与实测值的比较分析,可以看到数值模拟方法的精确性,说明了这一计算方法的正确性与可行性。它为今后在机械设计和改进方面上的应用有以下重要意义:如果机构运动规律不符合设计者的要求,可以通过反复修改动力学模型,在虚拟环境下模拟系统的运动,直到满足运动要求。这样可以在短时间内在不浪费材料的前提下,获得最优的设计方案。参考文献:1薛慧芳.曲柄滑块机构的运动分析J.南京化

7、工大学学报,1998,12(20:71732杨基厚机构运动学与动力学M.北京:机械工业出版社,1987【3孙橙,陈作模.机械原理M.北京:高等教育出版社(第五舨.1996.5王国强.张进平。马若丁.虚拟样机技术及其在ADAMs上的实践.M.西安:西北工业大学出版社,2001.EmuIation Re翻撇h On the l【inema6c MechanismsB嬲ed仰AD枷Sof the Paper Gla辎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锄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锄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眦tical蒯el is cor咒ct.A in ing at tlleory,出e paper 姐如ed dle kinemdc觚d dyn锄ic pe而册肌ce of tIle paper gk嘲processing conlbined mechalli锄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伊锄d impr_Dv锄ent of tIle JBzB p印er gla鹪machiIle. 基于ADAMS的自动纸杯成型机运动机构的仿真研究作者:王莹, WANG Ying作者单位:河北理工大学机械,工程学院,河北,唐山,063009刊名:河北理工大学学报(自然科学版英文刊名:JOURNAL OF HEBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE EDITION年,卷(期:2009,31(1被引用次数:1次参考文献(5条1.王国强;张进平;马若丁虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践 20013.孙桓;陈作模机械原理 19964.杨基厚机构运动学与动力学 19875.薛慧芳曲柄滑块机构的运动分析 1998(20本文读者也读过(10条2009(114.新一代纸杯成型机期刊论文-食品文摘2002(95.林荣土解析美国纸杯成型机如何调试模具期刊论文-厦门广播电视大学学报