基于ADAMS的插齿主运动机构的仿真与优化

3、ADAMS软件的简要介绍
机械动力学仿真软件 ADAMS 是美国 MSC 公司的产品，集建模、求解、可 视化技术于一体， 是世界上目前使用范围最广、 最负盛名的机械系统仿真分 析 软件，主要作用是对机械系统进行静力学、运动学和动力学分析仿真，用于研 究整个机械系统的工作性能，可以在设计的早期阶段生成虚拟样机，再真实地 预测机械系统的工作性能，实现系统级的最优化设计。 1 / 48
机械工程及自动化专业
摘要
本文利用采用多体动力学仿真软件 ADAMS ,建立了插齿主运动机构运动学 和动力学仿真分析模型，进行相关的仿真实验，通过添加电机函数、运动摩擦、 阻力载荷等参数使插齿主运动机构的外部环境由理想的条件变为更接近实际的 外部环境，分析其相应的参数性质，根据其外部特性曲线，进行动力学仿真分 析，测试目标机构的位移、速度、加速度等的曲线并进行相关的分析。同时， 通过创建全局变量进行样机的运动仿真优化，分析优化结果。
机械工程实验——前言
利用 ADAMS 软件，用户可以快速、方便地创建完全参数化的机械系统几何 模型。该模型既可以是在 ADAMS 中直接建造的几何模型，也可以是从其他 CAD 软件中输送进来的造型逼真的几何模型。 ADAMS 软件由很多模块组成，分为核心模块、功能扩展模块、专业模块、 工 具 箱 和 接 口 模 块 [ 1 ] 。 最 主 要 的 模 块 为 ADAMS/VIEW － 用 户 界 面 模 块 和 ADAMS/Solver－求解器。通过这两个模块可以对大部分的机械系统进行仿真。
II
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前言
1、问题的提出与分析
插齿机是齿轮加工的主要装备之一,主要用于多联齿轮和内齿轮的加工。 传 统的插齿机主运动机构为曲柄滑块机构,滑块往复运动为速度变化范围较大的 变速运动。插齿加工时,需要增加一段较长的切入和切出空切行程,才能获得比 较均匀的切齿工作行程切削速度。 曲柄滑块机构往复运动不具有急回特性,在同 样的往复频率下,插齿行程和空回行程占据同样的时间,限制了加工效率的提 高。 为了获得插齿运动的机构急回特性,就必须研究平面连杆机构的急回特性在 插齿主运动上的应用。我们设想对具有急回特性、可应用于插齿机主运动的双 曲柄滑块六杆机构进行仿真和优化研究,使其在工作行程内速度均匀,缩短工作 空行程,提高回程速度,改善插齿机主运动性能,提高插削效率和插齿齿面质量。 通过相关软件的仿真分析，可以改善设计的合理性、准确性等。
2、实验意义
针对插齿主运动机构， 以往采取的方法是通过各个杆件的长度和位置关系， 列出相应的方程，进行运动分析和受力分析，然后求出相应的位移、速度、加 速度。这样得到的结果比较准确，但往往把一些关键的因素理想化，以易于获 取相关的结果。同时，针对计算的数据，利用相关的优化软件进行编程优化， 如 Matlab 软件。这样的方法，需要进行大量的数据计算，然后利用程序和函数 来表示，获取的优化结果往往是比较理想化的。利用这些编程软件，需要耗费 比较多的时间进行方程的确立，再编程表示。 ADAMS 软件提供的实验平台，则可以克服上述缺点。该软件本身可以根据 机构的尺寸搭建初步的模型，从搭建的这个初步模型出发，可以进行相关的位 移、速度、加速度测试和数据分析。更为重要的是，利用 ADAMS 只需设置相应 的变量，即可进行优化设计，从而得到比较好的结果；同时，可以根据实际情 况，比如电机实际转速的波动、摩擦力的设置等，调整模型，使模型更加完善， 更加贴近实际。
关键词：插齿机、主运动机构、ADAMS、仿真、优化设计
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目录
摘要................................................................................................................................ I 前言................................................................................................................................ 1 1、问题的提出与分析 ......................................................................................... 1 2、实验意义 ......................................................................................................... 1 3、ADAMS 软件的简要介绍 .............................................................................. 1 一、实验目的................................................................................................................ 3 二、实验内容................................................................................................................ 4 2.1 插齿主运动机构及工作原理 ........................................................................ 4 2.2 机构的运动分析和仿真 ................................................................................ 4 2.3 机构的优化设计 ............................................................................................ 4 2.4 模型的改进与开发 ........................................................................................ 5 三、实验工具................................................................................................................ 6 四、建模过程................................................................................................................ 7 4.1 操作环境的设置............................................................................................. 7 4.2 创建插齿主运动机构模型............................................................................. 9 4.3 完善模型 ...................................................................................................... 13 五、初步运动仿真及数据分析.................................................................................. 20 5.1 运动仿真 ....................................................................................................... 20 5.2 滑块（插齿刀）数据测试及分析................................................................ 21 5.3 驱动力矩和压力角的分析........................................................................... 24 六、样机模型参数化和设计研究.............................................................................. 26 6.1 创建设计变量 .............................................................................................. 26 6.2 设计点参数化 .............................................................................................. 29 七、样机模型优化设计.............................................................................................. 31 7.1 初步设计研究 .............................................................................................. 31 7.2 样机模型优化设计 ...................................................................................... 36 八、仿真总结.............................................................................................................. 43 8.1 ADAMS 软件使用总结 ............................................................................... 43 8.2 工作总结....................................................................................................... 43 8.3 问题总结....................................................................................................... 43 参考文献...................................................................................................................... 44
机械工程实验
基于 ADAMS 的仿真实验
——插齿主运动机构的分析与优化
指导老师：金老师 成 员：李（07） 秦（07） 吴（07） 严（07） 王（07） 单 时 位：机械工程及自动化系 间： 2009-12-26机械工程Fra bibliotek验——实验目的
成绩登记
组员 平时成绩 实验成绩 答辩成绩 总成绩 李 吴 秦 严 王