ADAMS作業題目:基于ADAMS的夾緊機構優化設計院系:交通與物流學院專業年級:交通運輸班姓名:珠峰的眺望者學號:201012指導教師:范老大2013年05月12日基于ADAMS的夾緊機構優化設計摘要對于運用虛擬樣機技術,可以大大簡化機械產品的設計開發過程,大幅度縮短產品開發周期和降,低開發費用,提高產品的性能,獲得最優化和創新的設計產品。ADAMS是目前著名的虛擬樣機分析軟件,應用ADAMS建立了夾緊機構的參數化模型,并對模型各設計變量進行設計研究,找出對機構性能影響較大的變量,最后對模型進行優化設計,確定模型的最佳結構。本文研究了利用ADAMS進行夾緊機構優化設計的問題,建立了夾緊機構的參數化模型,以機構中最大夾緊力為最終優化目標,對機構中各鉸接點位置參數進行了優化計算。關鍵詞:ADAMS,優化設計,夾緊機構,虛擬樣機ADAMS軟件介紹機械系統動力學自動分析軟件ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems)是美國MDI(MechanicalDynamicInc)開發的非常著名的虛擬樣機分析軟件。ADAMS是虛擬樣機分析的應用軟件,使用者可以很方便地對虛擬樣機進行靜力學、動學和動力學分析。ADAMS使用交互式圖形環境和部件庫、約束庫及力庫,用堆積木式的方法建立三維機械系統參數化模型并通過對其運動性能的仿真分析來研究虛擬樣機可供選擇的設計方案。夾緊機構的結構創建和參數化2.1加緊機構的模型建立創建如圖1所示的加緊機構模型。加緊機構包括：搖臂（Pivot）、手柄（Handle）、鎖鉤（Hook）、連桿（Slider）和固定塊（GroundBlock）等物體。其中，搖臂（Pivot）和大地（Ground）之間、搖臂（Pivot）和鎖鉤（Hook）之間、搖臂（Pivot）和手柄（Handle）之間、手柄（Handle）和連桿（Slider）之間為旋轉副約束；連桿（Slider）和鎖鉤（Hook）之間為圓柱副約束；鎖鉤（Hook）和固定塊（GroundBlock）之間為點—面約束副；固定塊（GroundBlock）與大地（Ground）固結在一起；在手柄（Handle）有一個作用力，用于驅動機構運動，使其產生加緊力；在鎖鉤（Hook）和大地（Ground）之間有一彈簧，用于測量加緊機構的加緊力。圖1加緊機構模型加緊機構的模型測試（1）測量彈簧力測量系統的彈簧力，生成彈簧力變化曲線，如圖2所示。圖2彈簧力變化曲線（2）測量角度測量系統的手柄（Handle）到鎖鉤（Hook）之間的角度變化曲線，即Point_5到Point3到Point6之間的角度變化曲線，如圖3所示。圖3測量角度變化曲線對加緊機構的參數化通過參數化建模,可以將機構中有關參數設置為設計變量。在分析過程中,只需改變樣機模型中的有關變量,程序就可以自動地更新整個樣機模型。而且還可以由程序根據預先設置的可變參數,自動地進行一系列的仿真分析,觀察在不同參數值下樣機的變化。將POINT_1、POINT_2、POINT_3、POINT_5、POINT_6的5個設計點的X、Y坐標分別設置為設計變量。創建設計變量，如圖4所示。圖4設計變量設計變量取值范圍，如圖5所示。圖5設計變量取值范圍夾緊機構的變量研究和結構優化設計3.1對加緊機構的變量研究下面舉例：系統對設計變量“DV_1”，進行優化設計分析。ADAMS自動生成設計研究報告、優化過程中彈簧力和角度曲線的變化情況，并且生成彈簧力相對于變量、不同試驗步驟變量的取值曲線，見圖6至圖9所示。圖6彈簧力在所有試驗步中的變化曲線圖7角度在所有試驗步中的變化曲線圖8彈簧力相對于變量（DV_1）的變化曲線圖9變量（DV_1）相對于試驗步的變化曲線以及設計變量“DV_1”對彈簧力影響的敏感度進行研究的報表，見表1所示。表1設計變量“DV_1”設計研究報告試驗最大彈簧張力DV_1取值敏感度12345依次對其他設計變量進行優化設計,具體結果如表2所示。表2設計變量優化設計結果設計變量名稱設計點位置初始值在初始值處的敏感度最優值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,設計變量“DV_4”、“DV_6”和“DV_8”的敏感度最高,也就是說設計點POINT_2y、POINT_3y和POINT_5y的位置變化對夾緊機構的夾緊力影響較大。優化設計根據表2得，設定設計變量“DV_4”、“DV_6”、“DV_8”的變化范圍的最小值和最大值，分別為1和6、6.5和10、9和11。以彈簧力的最大張力為優化目標函數進行優化設計。優化過程中彈簧張力的變化曲線如圖10所示。圖10優化過程中彈簧張力變化曲線設計變量“DV_4”、“DV_6”、“DV_8”的優化結果如表3所示。表3優化設計結果試驗最大彈簧張力DV_4取值DV_6取值DV_8取值01234從表3中可以看出,當設計變量“DV_4”、“DV_6”、“DV_8”的值分別為、、10.034時,夾緊機構的夾緊力最大,為1008N。優化前后,彈簧張力變化曲線對比如圖11所示。圖11優化前后彈簧張力曲線對比圖實線為優化前的彈簧張力曲線,虛線為優化后的彈簧張力曲線,由圖6可以看出,當設計點POINT_2、POINT_3、POINT_5位置稍微有所變化時,夾緊機構的夾緊力大小有顯著提高。結語虛擬樣機技術是一門新興的技術,它有著廣闊的市場發展前景。虛擬樣機技術已經廣泛應用于汽車制造業、工程機械、航天航空業、國防工業及機械制造業等領域,虛擬樣機技術在工程中的應用是通過界面良好、功能強大、性能穩定的商品化虛擬樣機