ADAMS加紧机构作业-03-07版的

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,确定模型的最佳结构。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。夹紧机构的结构创建和参数化2.1加紧机构的模型建立创建如图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。创建设计变量，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12345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_1POINT_1x0-821DV_2POINT_1y0520DV_3POINT_2x3139DV_4POINT_2y3-440DV_5POINT_3x2-18DV_6POINT_3y8281DV_7POINT_5x-132DV_8POINT_5y10-288DV_9POINT_6x-6-61DV_10POINT_6y5104由表2可以看出,设计变量“DV_4”、“DV_6”和“DV_8”的敏感度最高,也就是说设计点POINT_2y、POINT_3y和POINT_5y的位置变化对夹紧机构的夹紧力影响较大。优化设计根据表2得，设定设计变量“DV_4”、“DV_6”、“DV_8”的变化范围的最小值和最大值，分别为1和6、6.5和10、9和11。以弹簧力的最大张力为优化目标函数进行优化设计。优化过程中弹簧张力的变化曲线如图10所示。图10优化过程中弹簧张力变化曲线设计变量“DV_4”、“DV_6”、“DV_8”的优化结果如表3所示。表3优化设计结果试验最大弹簧张力DV_4取值DV_6取值DV_8取值01234从表3中可以看出,当设计变量“DV_4”、“DV_6”、“DV_8”的值分别为、、10.034时,夹紧机构的夹紧力最大,为1008N。优化前后,弹簧张力变化曲线对比如图11所示。图11优化前后弹簧张力曲线对比图实线为优化前的弹簧张力曲线,虚线为优化后的弹簧张力曲线,由图6可以看出,当设计点POINT_2、POINT_3、POINT_5位置稍微有所变化时,夹紧机构的夹紧力大小有显著提高。结语虚拟样机技术是一门新兴的技术,它有着广阔的市场发展前景。虚拟样机技术已经广泛应用于汽车制造业、工程机械、航天航空业、国防工业及机械制造业等领域,虚拟样机技术在工程中的应用是通过界面良好、功能强大、性能稳定的商品化虚拟样机