机构运动仿真与动力分析课程大作业1

1、机构运动仿真与动力分析课程大作业班 级 T1213-12 姓 名 刘啸 学 号 20120131216 湖北汽车工业学院机械工程学院2014年12月8日目录一、题目分析3二、工作原理3三、机构建模与仿真33.1建模参数的确定33.2模型建立33.3机构运动特性3四、利用设计点对加速度进行优化3五、利用设计点对加速度进行优化3六、总结3基于ADAMS的牛头刨床运动仿真分析一、 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

2、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。二、 工作原理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。刨头右行三、 机构建

3、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，在屏幕上选择point1与point2，建立曲柄。同理，再用，设置与前面相同，连接point3与point4，建立摇杆；连接point4与point5，

4、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、建立滑套选择如图圆柱按钮，将半径设置为2，圆柱高为4，放置圆柱使其中心位置为point2，并与Y轴同向调整视图，选择方向，选择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、添加约束在功能菜单中选择，点击空白（ground）处，再点击part2建立转动副，同理，分别在part4与part5之间、part4与ground之间、part2与part3之间、part3与part6之间建立转动副右键约束按钮，在扩展的选项中选择，并单击part5与part2，在两者之间建立移动副方向平行于part25、

5、添加电机单击按钮，选择point1所在位置，添加电机，双击建立后的电动机，改动转速为606、运动仿真单击，在扩展的菜单中，将结束时间与步数分别改为6，60，如图所示：单击上面的开始按钮开始运动仿真，此时机构转动一圈，然后停止。至此某新建立与仿真完成。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table editor，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

6、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: 2014-06-18 22:36:49目标函数 O1) Maximum of PART_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 : NO UNITS

7、Trial PART_6_MEA_2 DV_1 Sensitivity 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 6 239.54 -117.33 2.8019 7 229.26 -121.00 2.8039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_2DV_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

8、个变量对加速度影响最大，则，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: 2014-06-18 22:48:50目标函数 O1) Maximum of PART_6_MEA_2 单位 : mm/sec*2

9、初始值: 260.047 最终值 : 232.194 (-10.7%)设计变量 V1) DV_2 单位 : NO UNITS 初始值: 0 最终值: 0.0135094 V2) DV_3 单位 : NO UNITS 初始值: 0 最终值: 0.00404657 V3) DV_4 单位 : NO UNITS 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

10、.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：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 : MODEL_1运行日期: 2014-06-18 23:13:46目标函数 O1) Maximum of MEA_ANGLE_5 单位 : deg 初始值: 148.228 最终值

11、 : 145.656 (-1.74%)设计变量 V1) DV_2 单位 : NO UNITS 初始值: 0.0135094 最终值: -0.139962 V2) DV_3 单位 : NO UNITS 初始值: 0.00404657 最终值: 0.0807976 V3) DV_4 单位 : NO UNITS 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