1、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真與動(dòng)力分析課程大作業(yè)班 級(jí) T1213-12 姓 名 劉嘯 學(xué) 號(hào) 20120131216 湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院2014年12月8日目錄一、題目分析3二、工作原理3三、機(jī)構(gòu)建模與仿真33.1建模參數(shù)的確定33.2模型建立33.3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性3四、利用設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)加速度進(jìn)行優(yōu)化3五、利用設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)加速度進(jìn)行優(yōu)化3六、總結(jié)3基于ADAMS的牛頭刨床運(yùn)動(dòng)仿真分析一、 題目分析中小型牛頭刨床的主運(yùn)動(dòng)(見(jiàn)機(jī)床)大多采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(見(jiàn)曲柄滑塊機(jī)構(gòu))傳動(dòng)，故滑枕的移動(dòng)速度是不均勻的。大型牛頭刨床多采用液壓傳動(dòng)，滑枕基本上是勻速運(yùn)動(dòng)。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。由于采用單刃刨刀加工，且

2、在滑枕回程時(shí)不切削，牛頭刨床的生產(chǎn)率較低。機(jī)床的主參數(shù)是最大刨削長(zhǎng)度。牛頭刨床主要有普通牛頭刨床、仿形牛頭刨床和移動(dòng)式牛頭刨床等。普通牛頭刨床(見(jiàn)圖)由滑枕帶著刨刀作水平直線住復(fù)運(yùn)動(dòng)，刀架可在垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個(gè)角度，并可手動(dòng)進(jìn)給，工作臺(tái)帶著工件作間歇的橫向或垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，常用于加工平面、溝槽和燕尾面等。仿形牛頭刨床是在普通牛頭刨床上增加一仿形機(jī)構(gòu)，用于加工成形表面，如透平葉片。移動(dòng)式牛頭刨床的滑枕與滑座還能在床身(臥式)或立柱(立式)上移動(dòng)，適用于刨削特大型工件的局部平面。二、 工作原理六桿機(jī)構(gòu)由擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)1-2-3-4構(gòu)成，由曲柄1作為原動(dòng)件做圓周運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)六桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。刨頭右行三、 機(jī)構(gòu)建

3、模與仿真3.1建模參數(shù)的確定已知曲柄1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)速為60r/min,LAC=380mm，LAB=110mm，LCD=540mm，LDE=0.25LCD，刨頭行程為240mm，C點(diǎn)到工作平臺(tái)的垂直距離為490mm。3.2模型建立1、創(chuàng)建點(diǎn)在已知上述數(shù)據(jù)條件下，確定各關(guān)鍵點(diǎn)位置。打開(kāi)ADAMS/view，用table editor功能輸入如圖一系列坐標(biāo)則在屏幕上得到一系列點(diǎn)2、創(chuàng)建各連桿選擇按鈕，設(shè)定寬度與深度為1，并將它們前面復(fù)選框勾上，在屏幕上選擇point1與point2，建立曲柄。同理，再用，設(shè)置與前面相同，連接point3與point4，建立搖桿；連接point4與point5，

4、完成連桿的建立。建立桿件，使其通過(guò)point5作為刨頭，作為輸出桿件。3、建立滑套選擇如圖圓柱按鈕，將半徑設(shè)置為2，圓柱高為4，放置圓柱使其中心位置為point2，并與Y軸同向調(diào)整視圖，選擇方向，選擇將下面平移部分距離改為1，向右移動(dòng)建立的滑套，使其中心位置與XY平面重合4、添加約束在功能菜單中選擇，點(diǎn)擊空白（ground）處，再點(diǎn)擊part2建立轉(zhuǎn)動(dòng)副，同理，分別在part4與part5之間、part4與ground之間、part2與part3之間、part3與part6之間建立轉(zhuǎn)動(dòng)副右鍵約束按鈕，在擴(kuò)展的選項(xiàng)中選擇，并單擊part5與part2，在兩者之間建立移動(dòng)副方向平行于part25、

5、添加電機(jī)單擊按鈕，選擇point1所在位置，添加電機(jī)，雙擊建立后的電動(dòng)機(jī)，改動(dòng)轉(zhuǎn)速為606、運(yùn)動(dòng)仿真單擊，在擴(kuò)展的菜單中，將結(jié)束時(shí)間與步數(shù)分別改為6，60，如圖所示：?jiǎn)螕羯厦娴拈_(kāi)始按鈕開(kāi)始運(yùn)動(dòng)仿真，此時(shí)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，然后停止。至此某新建立與仿真完成。3.3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性該機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件為part6，右鍵part6，選擇測(cè)量，在選項(xiàng)中選擇速度，質(zhì)心速度并確定，調(diào)出part6速度隨時(shí)間的變化曲線，并同理調(diào)出加速度、位移隨時(shí)間變化的曲線如圖 四、 利用設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)加速度進(jìn)行優(yōu)化打開(kāi)table editor，將除point2外其他點(diǎn)設(shè)置為參數(shù)化，如圖：在工具欄中選擇仿真，在下拉菜單中選擇設(shè)計(jì)計(jì)算，打開(kāi)如圖對(duì)話

6、框 右鍵研究后面的空白欄，在測(cè)量中選擇推測(cè)，PART_6_MEA_2，即加速度，并將前面的選項(xiàng)設(shè)置為最大值，右鍵設(shè)計(jì)變量后的空白欄，在變量中選擇推測(cè)，DV_1。更改顯示選項(xiàng)，選擇更多，將顯示設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)欄全部勾選為“是”，此時(shí)選擇開(kāi)始。得到DV_1改變對(duì)加速度最大值的影響，得到如下信息：設(shè)計(jì)研究摘要模型名稱 : MODEL_1運(yùn)行日期: 2014-06-18 22:36:49目標(biāo)函數(shù) O1) Maximum of PART_6_MEA_2 單位 : mm/sec*2 最大值: 293.538 (試驗(yàn) 1) 最小值: 229.263 (試驗(yàn) 7)設(shè)計(jì)變量 V1) DV_1 單位 : 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_1一排表示最優(yōu)值，Sensitivity表示敏感度。分別再用同樣的方法得到DV_2DV_8的最優(yōu)值與敏感度，匯總并找出敏感度最大的幾個(gè)變量。經(jīng)過(guò)分析，得到DV_2、DV_3、DV_4三

8、個(gè)變量對(duì)加速度影響最大，則，我們接下來(lái)的優(yōu)化分析將對(duì)該三個(gè)變量進(jìn)行優(yōu)化，得到最大加速度為最小的最優(yōu)解。對(duì)于牛頭刨床的刨削加工來(lái)說(shuō),當(dāng)刨頭的速度為勻速時(shí)，其加工質(zhì)量最好。而加速度的大小是反映速度的波動(dòng)范圍大小的最好依據(jù)。所以，減小加速度的最大值，有利于減小速度的波動(dòng)。同樣打開(kāi)設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇優(yōu)化，在設(shè)計(jì)變量中添加DV_2、DV_3、DV_4三個(gè)變量，將目標(biāo)設(shè)置為最小化，如圖：選擇開(kāi)始，開(kāi)始優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)束后，彈出以下信息：優(yōu)化摘要模型名稱 : MODEL_1運(yùn)行日期: 2014-06-18 22:48:50目標(biāo)函數(shù) O1) Maximum of PART_6_MEA_2 單位 : mm/sec*2

9、初始值: 260.047 最終值 : 232.194 (-10.7%)設(shè)計(jì)變量 V1) DV_2 單位 : NO UNITS 初始值: 0 最終值: 0.0135094 V2) DV_3 單位 : NO UNITS 初始值: 0 最終值: 0.00404657 V3) DV_4 單位 : NO UNITS 初始值: -490 最終值 : -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優(yōu)化完畢，此時(shí)加速度由最大值為260減小至232，如圖Iter為2是最終的優(yōu)化值即DV_2=0.013509，DV_3=0.0040466，DV_4=-538.95，前后加速度曲線對(duì)比如下：五、 利用設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)加速度進(jìn)行優(yōu)化在工具欄選擇測(cè)量，選擇角度新建，選擇如圖部分角度，大小即壓力角確定，完成壓力角測(cè)量，同加速度優(yōu)化，將設(shè)置改為如圖：得到以下信息：優(yōu)化摘要模型名稱 : MODEL_1運(yùn)行日期: 2014-06-18 23:13:46目標(biāo)函數(shù) O1) Maximum of MEA_ANGLE_5 單位 : deg 初始值: 148.228 最終值

11、 : 145.656 (-1.74%)設(shè)計(jì)變量 V1) DV_2 單位 : NO UNITS 初始值: 0.0135094 最終值: -0.139962 V2) DV_3 單位 : NO UNITS 初始值: 0.00404657 最終值: 0.0807976 V3) DV_4 單位 : NO UNITS 初始值: -538.951 最終值 : -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，優(yōu)化完畢六、 總結(jié)從工程實(shí)際出發(fā)，運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)，利用動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS，依靠多體動(dòng)力學(xué)的基本理論，對(duì)牛頭刨床的六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)化建模，尋找出最大加速度與最大壓力角并進(jìn)行優(yōu)化，得出的結(jié)果達(dá)到了虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)的預(yù)期要求，同時(shí)也為機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了值得參考的設(shè)計(jì)思路。通過(guò)本課程，我們掌握了運(yùn)用ADAMS對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化建模和優(yōu)化，在使用過(guò)程中，我們可以總結(jié)出，機(jī)構(gòu)數(shù)字化建模和優(yōu)化的大致過(guò)程為確定機(jī)構(gòu)、參數(shù)確定、模型建立、創(chuàng)建約束、機(jī)構(gòu)仿真、確定優(yōu)化目