ADAMS夹紧机构作业成品
ADAMS加紧机构模型优化,太原科技大学
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1ADAMS软件介绍机械系统动力学自动分析软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)是美国MDI(Mechanical Dy namic Inc)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。
2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（Ground Block）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（Ground Block）之间为点—面约束副；固定块（Ground Block）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。
基于ADAMS的夹紧机构动态仿真
48化工装备技术第41卷第5期2020年10月模拟与仿真基于ADAMS 的夹紧机构动态仿真张相志**王彦伟基金项目：国家自然科学基金项目( 51375186)*张相志，男，1994年生，硕士研究生在读。
武汉市，430205（武汉工程大学机电工程学院）摘 要 通过ADAMS 软件建立了夹紧机构机械系统模型，包括零件、约束副、弹性连接、应用力和驱动等。
对模型进行运动学仿真，分析夹紧机构中弹簧运动过程中的受力情况并绘制曲 线图。
研究发现，弹簧上的弹力先变大后减小，减小到一定程度又再增大，从而产生了形如正弦函数的弹力变化曲线图。
关键词夹紧机构ADAMS 运动学仿真中图分类号 TH 113 DOI ： 10.16759/ki.issn. 1007-7251.2020.10.013Dynamic Simulation of Clamping Mechanism based on ADAMSZHANG Xiangzhi WANG YanweiAbstract: The mechanical system model was established by Adams, including parts, constraint pairs, elastic connection, applied force and drive. The kinematics simulation of the model was carried out, and the force of thespring in the clamping mechanism was analyzed and the curve was drawn. It was found that the change of springforce increased first and then decreased, and then increased again when it decreased to a certain exten 匚 Thus, the elastic force curve of sine function was produced.Key words: Clamping mechanism; ADAMS; Kinematics simulation0前言夹紧机构应能保证工件可靠地接触相应的定位基面，夹紧后不能破坏工件的正确位置，在加工过 程中，工件不能因为切削力的作用产生位移和晃动。
北航ADAMS机构分析大作业
2 2 tan 1
同理可以得到
B B2 4DE 23.64 2D
3 2 tan 1
所以求得 C 点的位置：
B B2 4 AC 161.29 2A
X r 1cos(1 51.34) l cos( 2 128.66) 416.63mm Y r 1sin(1 51.34) l sin( 2 128.66) 264.02mm
由于输入量是 1 ，因此对上式相对于 1 作微分，得到
（10） （11）
sin 2 r33 sin 3 r1 sin 1 r2 2 cos 2 r33 cos 3 r1 cos 1 r2 2
式中，解得：
（12）
2 21
1.2 求解机构速度（运动影响系数法）
图 5 是铰链四杆机构运动影响系数法坐标系建立示意图。
4
虚拟样机仿真实验——实验报告（2012）
r1
Ѳ1
r2
Ѳ2
r4
r3
Ѳ3
根据前面导出的位移方程得到
r1 r2 r3 r4 0
r1 cos 1 r2 cos 2 r4 r3 cos 3 r1 sin 1 r2 sin 2 r3 sin 3
上式 3 、
2 中正负号表示给定输入角度时对应两个输出值，即在同样的杆长条件下，
机构可有两种“装配方式” （如图实线与虚线所示） 。这时，应按照机构的装配方案（输出杆 在机构的上方还是下方）及运动的连续性选定其中一种位形，以后连续计算中即不变更。
3
虚拟样机仿真实验——实验报告（2012）
如右上图所示， 在我们建立模型的机构中， 取实线杆为我们选用的装配方式， 上面公式 （7） 和公式(8)中应取负号，即：
ADAMS上机大作业
ADAMS 上机大作业设计弹簧挂锁，用来夹紧登月仓和指挥服务仓。
其物理样机模型如图1所示，虚拟样机模型如图2所示。
参考资料：ADAMS_View 使用入门Program Files\ Adams 11.0\`aview\ Examples\ Latch\ 所有文件图１ 弹簧挂锁物理样机模型 图２ 弹簧挂锁虚拟样机模型 设计要求：1、 能产生至少800N 的夹紧力。
2、 手动夹紧，用力不大于80N 。
3、 手动松开时做功最少。
4、 必须在给定的空间内工作。
5、 有震动时，仍能保持可靠夹紧设计内容：1、创建一个包括运动件、运动副、柔性连接和作用力等在内的机械系统模型；Build.cmd2、模拟仿真模型在实际操作过程中的动作来测试所建模型；Build.cmd Test.cmd3、将模拟仿真结果与物理样机试验数据对照比较来验证所设计的方案；Test.cmd, Test_dat.csv, Validate.cmd4、细化模型，使你的仿真测试数据符合物理样机试验数据；Validate.cmd, Refine.cmd5、深化设计，评估系统模型针对不同的设计变量的灵敏度；Refine.cmd, Optimize.cmd6、 优化设计方案，找到能够获得最佳性能的最优化设计组合；Refine.cmd ，Optimize.cmd7、 使各设计步骤自动化，以便你能迅速地测试不同的设计可选方案。
Optimize.cmd, Latch.bin注：在练习时遇到困难可用上述阶段性cmd 文件（Import file ）进行练习，有下划线的是做完该阶段保存的文件名。
最后要从头到尾独立完成全部工作。
附：第5、6部分的一些参数：设计变量名及取值 优化时的变量及其取值限制。
Adams实例操作
夹紧机构的建模、分析及优化设计并优化一个夹紧机构，要求：1. 能产生至少800N的夹紧力。
2. 手动夹紧，用力不大于80N。
1 创建模型1.1 新建模型启动ADAMS/View，在欢迎对话框中选择New Model新建模型，在模型名称输入框中输入latch，将单位设置成MMKS，如图1-1所示。
图1-11.2设置工作环境单击菜单【Setting】 【Units】，将长度单位设置为厘米Centimeter。
在【Setting】菜单中选择【Working Grid】，在工作栅格设置对话框中，将工作栅格的X和Y尺寸（Size）设置为25，间距（Spacing）设置为1。
单击菜单【Setting】→【Icons】，弹出Icons设置对话框，将Model Icons 的所有缺省尺寸改为2。
1.3 建立参考点在【Bodies】→【Construction】中选择Point按钮，按照表1-1所列数据放置设计参考点。
点的设置选择Add to Ground和Don’t Attach。
Point table→create→apply，如图1-2所示。
表1-1图1-21.4 创建摇臂在【Bodies】→【Solids】中选择Plate按钮，将厚度与半径均设置成1cm，用鼠标左键点选Point_1、Point_2和Point_3，点击右键使曲柄闭合，如图1-2所示。
右键点击Part，选择Rename对模型进行重命名，命名为Pivot。
图1-21.5 创建手柄在【Bodies】→【Solids】中选择Link按钮，用鼠标左键点选Point_3、Point_4，创建连杆，如图1-3所示，并改名为Handle。
图1-31.6创建锁钩在【Bodies】→【Solids】中选择Extrusion按钮，选择“New Part”和“Closed”，设置“Length”为1cm，单击键盘上的F4，打开坐标窗口。
鼠标左键选择表1-2中11个位置，右键完成创建，如图1-4所示。
adams作业三
夹紧机构的优化设计一、模型的创建使用ADAMS/View的零件库、约束库和力库创建夹紧机构模型。
创建模型的大致基本步骤如下：设置工作环境设置模型的物理量单位；设置工作网格；更改图标大小。
.创建设计点c.创建摇臂d.创建手柄e.创建锁钩f.创建连杆g.创建固定体h.创建旋转约束副i.创建圆柱约束副j.创建点-面约束k.创建弹簧l.施加力至此为止建成模型，如图1-1所示。
图1-1夹紧机构模型二、测试模型通过测量弹簧力的大小测试夹紧机构的夹紧力，通过测量三个点的角度值测量手柄的运动轨迹，并通过创建一个传感器确定夹紧机构的锁止位置。
2.1测量弹簧力2.2测量角度2.3创建传感器创建传感器使得所测角度在达到0度时系统停止仿真。
2.4仿真模型点击仿真按钮，设置仿真时间为0.2s，仿真步长为300，然后进行仿真。
仿真后测得的角度曲线和弹簧力的曲线，分别如图2-1和图2-2所示。
由图可以看出，在未进行优化变量前，夹紧机构的最大夹紧力为846.5N。
图2-1角度的变化曲线图2-2弹簧力的变化曲线三、细化模型创建设计变量按照要求将“point1”、“point2”、“point3”、“point5”、“point6”的横纵坐标参数化，即得到十个设计变量分别为“DV_1”、“DV_2”、“DV_ 3”、“DV_4”、DV_5”、“DV_6”、“DV_ 7”、“DV_ 8”、“DV_ 9”、“DV_10”。
四、迭代模型4.1优化设计变量按照要求分别对十个设计变量进行优化设计分析。
可以分别得到每个设计变量的取值、弹簧力的大小以及每个设计变量对弹簧力影响的敏感度，例如图4-1为变量“DV_1”对弹簧力影响的敏感度（其他变量在此就不一一列举）。
系统在进行优化分析过程中生成的曲线，如图4-2至图4-4。
图4-1设计研究报告图4-2角度在所有试验步中的变化曲线图4-3弹簧力在所有试验步中的变化曲线图4-4弹簧力相对于变量（DV_1）的变化曲线可以看出：设计变量“DV_4”、“ DV_6”和“DV_8”的敏感度最高，即“POINT_2y”、“POINT_3y”和“POINT_5y”的位置变化对夹紧机构的夹紧力的影响最大。
基于ADAMS的水压机夹紧机构的优化设计
基于ADAMS的水压机夹紧机构的优化设计贺凯悦;柴晓艳;李震【摘要】The hydraulic press is a machine for hydraulic testing of steel pipes. It plays an important role in the production line of steel pipes. The use of hydraulic presses has greatly improved the pass rate of steel pipes. The clamping mechanism is an important part of the hydraulic press. Firstly, the theoretical calculation of the clamping force is carried out. Then the ADAMS software is used to establish the three-dimensional solid model of the hydraulic press clamping mechanism. After the simulation analysis, the clamping mechanism is parametrically modeled. Optimize the design. After optimizing the design, the driving force of the clamping mechanism is reduced by 11.6％, and the average force is reduced by 2.74％, which greatly reduces energy consumption and saves costs. Provide a theoretical basis for selecting the appropriate driving force in actual production.%水压机是对钢管进行水压试验的机器, 在钢管生产线中有着重要作用, 利用水压机大大提高了钢管的合格率.夹紧机构是水压机机的重要组成部分, 本文首先进行夹紧力的理论计算, 然后利用ADAMS软件建立了水压机夹紧机构的三维实体模型, 在仿真分析后对夹紧机构进行参数化建模并进行优化设计.优化设计后夹紧机构的驱动力降低了11.6％, 平均力降低了2.74％, 极大地降低了能耗, 节约了成本.为实际生产中选择合适的驱动力提供了理论依据.【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2019(035)002【总页数】5页(P5-8,13)【关键词】水压机夹紧机构;仿真分析;参数化建模;优化设计【作者】贺凯悦;柴晓艳;李震【作者单位】天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室机电工程国家级实验教学示范中心天津理工大学,天津 300384;天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室机电工程国家级实验教学示范中心天津理工大学,天津 300384;天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室机电工程国家级实验教学示范中心天津理工大学,天津 300384【正文语种】中文【中图分类】TG333.3近几年来，随着我国经济的迅速发展，钢管产业在产量、质量、生产设备上都达到了世界先进水平，2017 年国内焊管一月到七月总产量约为3 789 万吨，同比增长1.9%.安全、高效地生产钢管成为了钢管产业发展的必然要求，钢管水压机可以对钢管进行水压试验工作，检测其密封性和耐压性.本文利用ADAMS 建立水压机夹紧机构的三维实体模型，并经过参数化点、生成设计变量、建立设计过程函数等步骤完成参数化建模，对液压缸的最大力实施优化，分析优化方案数据，最终获得优化后的水压机夹紧机构.1 水压机夹紧机构的组成及夹紧力的计算1.1 水压机夹紧机构的组成水压机夹紧机构如图1 所示，其夹紧机构由液压缸活塞杆、连板、过渡板、半卡钳和卡块构成.右边与左边完全对称.当液压缸推动活塞杆上行时，连板上行，连板通过驱动过渡板使半卡钳实现转动，由设定好的运动参数关系实现了钢管的自动夹紧[1].更换卡块可以完成对不同直径钢管的夹紧.1.2 夹紧力的计算水压机进行水压试验时，首先钢管由送料机构输送到工作台，由传感器检测反馈使钢管对准密封头，然后夹紧机构夹紧钢管，并产生夹紧力，如图2所示.钢管进行水压试验时，必须得保证钢管的密封，因此在钢管进行水压试验前在钢管两端由密封头密封，并给出初始压力—必须比压q1，因此夹紧动作完成后，钢管两端密封头开始轴向运动.由于密封头轴向运动不一定无时间差的同时对钢管接触并加载，此时钢管单方向必须比压产生的轴向载荷由夹紧力乘以摩擦系数转换成的摩擦力平衡，即夹紧力N 对钢管产生的摩擦力必须能够抵御必须比压对钢管产生的载荷.图1 φ89 水压机自动夹紧机构简图Fig.1 Diagram of φ89 hydraulic press automatically clamps the mechanism图2 φ89 水压机夹紧机构钢管受力图Fig.2 Diagram of φ89 hydraulic press clamping mechanism steel tube subjected to force必须比压与很多参数有关，钢管进行水压试验时介质是水，常用压力为3～8 MPa，计算时选8 MPa，对于直径为89 mm 的钢管，其壁厚3.5 mm，必须比压为：式中：q1 为保证密封条件的必须比压，单位为MPa，通过计算为2.13 MPa；b 为密封面的宽度，单位为mm；P 为介质压力，单位为MPa.必须比压对钢管产生的轴向力：其中A 为钢管端面面积，通过上述计算可得P 为1 130.97 N.必须比压对钢管产生的轴向力P 与夹紧力N 的关系为：其中：N 为夹紧机构的夹紧力；f 为钢管与夹紧机构之间的摩擦系数，考虑到是静摩擦，f 取0.15；ks 为防滑系数，取值范围1.1～1.3，这里需要考虑两个问题，第一是考虑到摩擦力的不稳定，第二是初始压力不是很准确的，故这里取大值ks 为1.3.因此可以得出夹紧力2 900（N）通过现场使用情况这个值完全能够胜任生产的要求.1.3 钢管稳定性校核钢管进行水压试验时相当于对细长杆加压，因此需要进行压杆稳定性校核；式中：J 为压杆横截面的惯性矩钢管的惯性矩为0.86×10-8 m4；L 为压杆长度，钢管一般长度为6 米，中间有两个夹紧机构起到支撑作用，故按照2 米计算.F 为临界压力，通过上面的计算，φ89 钢管为4 951.65 N.水压机夹紧钢管工作的安全系数为临界压力和实际压力的比值，即规定的稳定系数为3～5，故钢管满足稳定性要求.2 自动夹紧机构的优化设计2.1 优化目标利用Adams 成立夹紧机构的模型，如图3 所示.在实际运动中，机构在连杆4 转过一定角度夹紧钢管时停止运动，所以要对连杆4 进行转过角度的检测，在连杆4 的转动关节处建立角度旋转传感器来监测该位置在Z 方向的转过角度，并设定传感器的Value 值为转过角度值，使得连杆在转过该角度时恰好运动停止.利用ADAMS 对该机构进行仿真分析，并建立对活塞杆2 的推进力的测量，生成液压缸在运动过程中推进力随时间变化的曲线，即优化前液压缸推进力曲线，如图4所示.为模拟出夹紧钳与钢管的实际夹紧效果，特在夹紧钳与钢管之间建立接触，并根据实际接触情况进行参数设置，如图5 所示，该图中出现峰值的时刻为夹紧钳夹紧钢管的那一刻，钢管与夹紧钳瞬间接触，产生一定的夹紧力，由图所示，夹紧力的大小为2 899.923 N.在这里的IF函数是：IF（.jiajinjigou.JOINT_9_MEA_3-30：0，1 404.6，1 404.6），由图4 的推进力变化曲线可知最大推进力是4.668×103 N，活塞杆的最大推进力要确定为该机构的优化目标，目的是使其最大输出力优化到最小.因此需要参数化建模，改变杆件的尺寸和铰链的位置，找到使活塞杆最大输出力最小的位置，实现优化目的，从而减少液压缸的功耗[2].图3 自动夹紧机构模型Fig.3 Automatic conveying mechanism model图4 优化前液压缸1 的推进力变化曲线Fig.4 Curve of power consumption from hydraulic cylinder 1 before optimizing图5 卡钳夹紧力变化曲线Fig.5 Change curve of clamping force of calipers 2.2 参数化建模对夹紧机构影响最大的是相关铰链点坐标，因此对其进行参数化，一共创建4 个参数化点，对该机构的相关铰链点进行变量化后得到了相应的8 个设计参数，参数化后的铰链点如图6 所示[3].E、F 点为夹紧钳的出力点，可以决定夹紧钳的转过角度.点A 决定了杆4 的长度，对A 点的横纵坐标Ax、Ay 进行变量化后，得到DV_2、DV_3.点B 用于改变杆件3 的长度，对B 点的横纵坐标BX，BY 使其变量化化之后，得到设计变量DV_4、DV_5，设计变量DV_2、DV_3、DV_4、DV_5 的变化会使连杆4 和连杆3 的长度发生变化，因此设DV_2、DV_3、DV_4、DV_5 为自变量.因为夹紧机构左右两侧为对称机构，右侧机构各杆件的长度变化需要与左侧杆件长度变化同步，因此这里设置DV_6、DV_7、DV_8、DV_9 为因变量，同时设置因变量各个值为：图6 夹紧机构参数关系几何图形Fig.6 Geometric figure for parameters relationship of lifting mechanism由此完成了对自动夹紧机构的参数化建模[4].2.3 优化设计参数化建模中，建立了4 个自变量DV_2、DV_3、DV_4、DV_5 和4 个因变量DV_6、DV_7、DV_8、DV_9，可以看出，因变量随自变量变化而变化.在优化前需要对自变量的敏感度进行分析，根据敏感度的大小可以确定需要对哪些参数进行优化.经过对优化结果的分析，可以确定一个或者多个自变量的变化对样机的影响，从而得到最优化的样机[5].2.3.1 确定优化参数对DV_2、DV_3、DV_4、DV_5 这4 个自变量进行敏感度分析，可以得到4 个自变量在初始值处的敏感度，见表1.表1 设计变量敏感度Tab.1 Sensitivity of design variables设计变量 DV_2DV_3 DV_4 DV_5在初始值处的敏感度/-52 687 46 524 -67 859 63 856（N·mm-）1由表1 数据可得，自变量DV_2、DV_3、DV_4、DV_5的敏感度皆较大，对机构的影响不可忽略，因此4 个自变量都需要进行优化，不可舍去，确定优化参数有DV_2、DV_3、DV_4、DV_5[6].2.3.2 确定优化参数取值范围DV_2 决定了杆件的最佳横向长度，其值不能过小，否则根据力矩的计算公式，活塞杆1 将会推不动连杆4，其在-180≤DV_2≤-140 之间变化.DV_3 是机构在y 方向上的杆长增量，此增量值决定了机构的整体尺寸，因此该值不能太大，否则会使机构的整体尺寸和与之配套的设备尺寸变大，设定其变化范围为-170≤DV_3≤-120.DV_4 应在DV_2 与零之间变化，为缩短优化分析的所用时间，减少迭代次数，对模型进行多次试验分析，缩小DV_4 的变化范围，最终确定DV_4 的变化范围是-130≤DV_4≤-90.DV_5也与机构的整体尺寸有关，为使结构合理，符合实际生产加工的需要，经过试验研究确定其值在±10%之内变化[7].2.3.3 优化计算和分析在确定了取值范围和优化参数后，对该方案进行优化.首先就是对样机的驱动力Motion 进行测量，然后点击菜单栏中的simulate-Design Evalution 并选择方案要求的设计变量进行优化[8].根据方案要求，需要对设计变量DV_2、DV_3、DV_4、DV_5 进行优化，并选定优化目标为液压缸输出的最大力值最小[9]，迭代后在ADAMS/PostProcessor 中得到推进力优化后的变化曲线，见图7.图7 优化后液压缸1 的推进力变化曲线Fig.7 Curve of power consumption from hydraulic cylinder 1afteroptimization从优化报告中得出功率以及各设计变量的变化见表2.优化后最大力、平均力以及各个设计参数的变化见表2.由表2 明显看出，优化后DV_2、DV_3、DV_4、DV_5 都有一定变化，其中DV_2 增大了1.38%，DV_3增加了3.02%，DV_4 增加了6.28%，DV_5 增加了2.09%.通过设计变量的变化，活塞杆最大驱动力力减少了11.6%，优化效果显著[10].表2 优化结果Tab.2 The optimization results最大推进力/N 平均力 DV_2/mm DV_3/mm DV_4/mm DV_5/mm优化前4.668×103 20.58 -163.24 -147.45 -110.00 -287.68优化后4.127×103 20.144 -160.98 -142.99 -103.09 -293.703 结论本文首先对夹紧力进行了理论计算和压杆稳定计算，然后利用ADAMS 软件中的View 模块对水压机中的自动夹紧机构进行三维建模、参数化分析、优化设计后，找到水压机各杆件长度等设计参数.该方案对机构的优化在节约能耗上非常明显，使其最大推进力降低了11.6%.平均推进力降低了2.74%，极大地降低了能耗.为实际生产中选择合适的驱动力提供了理论依据.目前本方案所得数据已用于钢管水压机实际生产中.参考文献：【相关文献】［1］孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理［M］.北京：高等教育出版社，2006：6-11.［2］刘锡军，柴晓艳，郑帅，等.基于ADAMS 的φ76 钢管夹紧机构的优化设计［J］.重型机械，2015（6）：47-52.［3］柴晓艳，余小巧.φ406 钢管端面铣头倒棱机自动送料机构的优化设计［J］.重型机械，2010（6）：41-46.［4］郑帅，柴晓艳，刘锡军，等.基于ADAMS 的φ335 钢管端面倒棱机自动移管机构的优化设计［J］.重型机械，2015（5）：63-68.［5］赵武云，史增录，戴飞，等.ADAMS2013 基础与应用实例教程［M］.北京：清华大学出版社，2015.［6］芮成杰，柴晓艳.钢管端面铣头倒棱机夹紧机构的优化设计［J］.重型机械，2012（6）：43-48.［7］李群.钢管生产［M］.北京：冶金工业出版社，2008.［8］张帆，齐国明，王洪武.焊管水压机架升降机构同步马达故障分析［J］.设备管理与维修，2018（10）：1001-0599.［9］朱勇巍.弹簧夹夹紧机构工作能力探究［J］.科技与创新，2018（10）：76.［10］浦林祥.金属切削机床夹具设计手册［M］.北京：机械工业出版社，1995.。
adams实例操作
夹紧机构的建模、分析及优化
设计并优化一个夹紧机构，要求：
1. 能产生至少800N的夹紧力。
2. 手动夹紧，用力不大于80N。
1 创建模型
1.1 新建模型
启动ADAMS/View，在欢迎对话框中选择New Model新建模型，在模型名称输入框中
输入latch，将单位设置成MMKS，如图1-1所示。
图1-1
1.2设置工作环境
单击菜单【Setting】【Units】，将长度单位设置为厘米Centimeter。
在【Setting】菜单中选择【Working Grid】，在工作栅格设置对话框中，将工作栅格的X
和Y尺寸（Size）设置为25，间距（Spacing）设置为1。
单击菜单【Setting】【Icons】，弹出Icons设置对话框，将Model Icons 的所有缺省尺寸改为2。
1.3 建立参考点
在【Bodies】【Construction】中选择Point按钮，按照表1-1所列数据放置设计参
考点。
点的设置选择Add to Ground和Don’t Attach。
Point table create apply，如图1-2所示。
表1-1
图1-2
1.4 创建摇臂
在【Bodies】【Solids】中选择Plate按钮，将厚度与半径均设置成1cm，用鼠标左键点选Point_1、Point_2和Point_3，点击右键使曲柄闭合，如图1-2所示。
右键点击Part，选择Rename对模型进行重命名，命名为Pivot。
图1-2。
基于ADAMS的夹紧机构优化设计
2. 3 优化设计
设定设计变量“DV 4”、“DV 6”、“DV 8” 的变化范围 ,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 5 所示 ;优化结果列于表 3 。
7. 883 2
4 - 1 008. 1 3. 248 4
7. 881 7
DV 8 取值
10. 000 10. 030 10. 032 10. 034 10. 034
从表 3 中可以看出 , 当设计变量“DV 4”、 “DV 6”“、DV 8”的值分别为 3. 248 4 、7. 881 7 、 10. 034 时 ,夹紧机构的夹紧力最大为 1 008N 。
2
- 804. 25
3
- 846. 21
4
- 886. 51
5
- 924. 26
- 1. 000 00 - 0. 500 00
0. 000 00 0. 500 00 1. 000 00
- 87. 969 - 85. 953 - 82. 267 - 78. 046 - 75. 496
表 1 中设计变量“DV 1”依次对其它设计变 量进行优化设计结果列于表 2 。
表 2 设计变量优化结果
设计变量 名称
DV 1
DV 2
DV 3
设计点位置
节点 1 x 节点 1 y 节点 2 x
初始 在初始值处 最优 值 敏感度/ (N/ cm) 值
0
- 82 1
0
52 0
3
夹紧机构中各铰接点的位置是夹紧机构布置 的主要参数 ,优化设计的实质就是确定夹紧机构的 最佳布置方案 ,因此各铰接点位置必须确定为设计
基于ADAMS的压紧机构运动学仿真研究
基于ADAMS的压紧机构运动学仿真研究1. 引言1.1 研究背景随着计算机仿真技术的不断发展和应用，基于ADAMS软件的运动学仿真研究逐渐成为了研究压紧机构性能的重要手段。
ADAMS软件能够模拟和分析各种机械系统的运动学行为，为研究人员提供了一个便捷的工具。
目前关于基于ADAMS的压紧机构运动学仿真研究还相对较少，特别是在参数优化设计方面的深入研究尚不足。
对于如何有效地使用ADAMS软件来模拟和分析压紧机构的运动学性能，以及如何通过参数优化设计来提高其性能，具有重要的理论和实际意义。
本文旨在探讨基于ADAMS的压紧机构运动学仿真研究，为压紧机构的性能提升和优化设计提供参考和指导。
1.2 研究目的研究目的：本文旨在利用ADAMS软件对压紧机构的运动学进行仿真研究，通过建立合理的模型，分析压紧机构的运动规律和性能，验证其设计参数的合理性和优化设计方案的有效性。
通过仿真分析和结果展示，探讨压紧机构在不同工况下的运动特性及其影响因素，为压紧机构的设计和优化提供理论依据。
借助ADAMS软件优良的仿真性能和可视化分析功能，揭示压紧机构的内部机理和优化方向，提高设计效率和准确性。
通过本研究，进一步完善压紧机构的设计理论，提升其运动学性能和工作效率，为相关行业的工程应用提供技术支持和指导。
1.3 研究意义压紧机构是机械系统中的重要部件，其运动学性能对整个系统的稳定性和性能起着至关重要的作用。
基于ADAMS的压紧机构运动学仿真研究，可以有效地探究压紧机构在不同工况下的运动规律和性能表现。
这对于优化设计和性能提升具有重要的意义。
通过对压紧机构的运动学进行仿真研究，可以深入了解其工作原理和运动规律，为系统设计和优化提供依据。
借助ADAMS软件的强大仿真功能，可以实现对复杂工程系统的精确建模和仿真分析，为工程实践提供重要的技术支持。
通过本研究，可以验证压紧机构的运动学性能，为其设计和应用提供有效的参考依据。
ADAMS软件在压紧机构仿真研究中的应用具有显著的效果，可以提高工程设计的效率和精度。
应用Adams实现夹紧机构动作的研究
应用Adams实现夹紧机构动作的研究
贾海明;宋佳
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2017(000)019
【摘要】使用PRO/E软件对爬管夹紧机构进行了三维建模,在ADAMS软件中进行动力学仿真工作.这里采用ADAMS中脚本函数Adams/Solver Commands解决了夹紧机构在运行中既需要运行滑移副又需要运行转动副的问题,使ADAMS函数成为仿真工作的高效辅助工具.
【总页数】2页(P17,19)
【作者】贾海明;宋佳
【作者单位】河北工程大学,河北邯郸 056038;河北工程大学,河北邯郸 056038【正文语种】中文
【中图分类】TH164
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吉大机械adams实验报告
吉林大学学生实验报告课程名称：虚拟样机技术学院机械学院卡号实验日期学号姓名实验成绩电子文件提交目录序号文件名注释1 实验报告.doc 实验报告电子版文件（word）2 FRONT-SUSP.bin 模型文件（*.bin）3 FRONT-SUSP.avi 后处理模块中生成的仿真视频文件（*.avi)实验名称：夹紧机构实验目的1、学会在adams/view中利用各种图形工具建立零件外形；2、学会移动零部件的位置；3、掌握如何正确的建立个零件之间的约束关系；4、熟练函数编辑器的使用；5、熟练后处理模块的使用；建模过程一．模型的拓扑结构创建用于加紧登月舱和宇宙飞船的夹紧机构，模型中包括操作手柄（handle）摇臂（pivot）锁钩（hook）连杆（link）弹簧（spring）。
二、建模过程说明1、启动ADAMS/View设置操作环境。
1）启动ADAMS/View→Create a new modle→Modle name→Latch→OK。
2）Setting→Units→Length=centimeter→OK。
3）Setting→Working Grid→size：X=25,Y=25，spacing=1,1→OK。
4) Setting→Icons→New Size=2→OK。
5) Setting→View Background Color,调节背景为白色（方便打印）。
6）按F4，显示坐标窗口。
2、初步建模。
1）创建设计点选Point，使用缺省设置，创建POINT_1、POINT_2、POINT_3、POINT_4 、POINT_5 、POINT_6、POINT_7（0，0,0）（3,3,0）（2,8,0）（-10,22,0）（5,3,0）（-1,10,0）（-6,5,0）2)创建摇臂（pivot）选Plate—new part—Thicknss=1,Radius=1,在Point_1Point_2Point_3间创建rename：pivot3)创建手柄（handle）选link—new part, Point_4,Point_3间创建rename: handle 4）创建钩锁（hook）A:创建模型Extrusion—new part—Path:About Center--Length=1.0 在工作区中单击下表所列11个点的位置，右击鼠标完成创建，rename:hook序号 X 坐标 Y 坐标 Z 坐标 序号X 坐标 Y 坐标 Z 坐标 POINT_5 537-1412 3 5 0 8 -12 1 0 3 -6 6 0 9 -12 3 0 4 -14 6 0 10 -5 3 0 5 -15 5 0 11 4 2 0 6-153B:修改锁钩模型：hook-EXTRUSION_10-Modify-Location Table,按下表给出的数据修改，单击OK 完成。
应用Adams实现夹紧机构动作的研究
应用Adams实现夹紧机构动作的研究使用PRO/E软件对爬管夹紧机构进行了三维建模，在ADAMS软件中进行动力学仿真工作。
这里采用ADAMS中脚本函数Adams/Solver Commands解决了夹紧机构在运行中既需要运行滑移副又需要运行转动副的问题，使ADAMS 函数成为仿真工作的高效辅助工具。
标签：ADAMS；仿真；函数引言虚拟样机技术作为一种计算机辅助工程技术，是一种崭新的产品设计研究方法，可以用来替代物理样机进行设计和研发工作。
在爬升类的机器人机构中，常常涉及到夹紧机构的设计研发工作。
ADAMS软件在仿真过程中，由于夹紧机构部分既涉及到夹紧动作，又需要传送动力，增加了仿真工作的难度。
而ADAMS 在进行一些特殊的仿真工作时，往往只进行建模、添加约束、驱动不能够满足工作的需要，需要用传感器或者仿真脚本的函数进行辅助工作才能实现目的。
本文通过使用Adams的脚本函数实现了夹紧机构的仿真工作，为它的应用和设计提供了参考。
1 爬管机器人夹紧机构的结构爬管机器人夹紧机构简化后的结构如图1所示，其中，机器人主体结构包含了导向轮、滑块、摩擦轮、推力杆等几个零件。
爬管机器人由导向轮和摩擦轮在机构夹紧之后，靠摩擦轮与管产生的摩擦力在管上滚动。
两个导向轮与摩擦轮呈三角形分布，摩擦轮的轴处在滑块中，而摩擦轮与管的夹紧，靠与它相连的滑块在推力杆的作用下实现。
摩擦轮的动力来源于两端的电机。
2 参数设置与仿真2.1 添加地面在PRO/E软件中建立机构的三维模型，分析无干涉之后将组装件保存为*.x_t文件，然后导入到ADAMS软件里。
由于要进行动力学分析，因此分别赋予实体模型以相应的材料和颜色信息。
重力方向为-y，仿真工作中的单位为MMKS。
夹紧机构是在竖直方向上，由于设置了重力，在仿真过程中会使得模型出现自由落体现象。
因此，需要在模型的下面构建一个地面。
选择setting菜单中的working grind，在打开的参数设置对话框中选择set-location以及pick。
基于ADAMS的夹紧机构虚拟样机仿真分析和优化设计
基于ADAMS的夹紧机构虚拟样机仿真分析和优化设计【摘要】利用多体动力学仿真软件ADAMS建立了夹紧机构的虚拟样机模型，对夹紧机构进行了动态仿真分析，获得最大夹持力的位置。
并在ADAMS 中对关键量参数进行优化设计，以获得最大夹持力为优化目标，通过仿真得到最优的一组关键量参数及其变化曲线。
依据仿真结果，实现夹紧机构的进一步优化，大幅度的提高了夹持能力。
【关键词】ADAMS仿真；夹紧机构；优化设计【Abstract】A virtual prototype model of clamping mechanism is established by using multi-body dynamics simulation software ADAMS，with which the dynamic simulation analysis is carried to obtain the maximum clamping force location.And the key parameters are optimized in ADAMS in order to obtain the maximum clamping force，finally an optimal group of key parameter and according curve is got by the simulation. According to the simulation results，the clamping mechanism is optimized further，and the clamping capacity is greatly improved.【Key words】ADAMS；Simulation；Clamping mechanism；Optimization夹紧机构是工业中常用的一种机构，夹紧性能的好坏至关重要。
基于ADAMS的夹钳机构虚拟建模与仿真
ｆ ｓ ｙ ａ ３ ｏｉ ｄ ｌ ｆ ｌ ｍｐ ｉ ｓ ｂ ｉｈ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｇ．Ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｍｏ ｅ ｏ ｅ Ｐ ｒ ｓ ｌ ｓ ｄ ｔ ｏ ｖ ｒ ｉ ｔ ｓ ｌ ｍｏ ｅ ｏ ａ ｅ ｔ ｌ ｅ ａ ｅ ｎ Ｕ ｒｌ Ｄ ｄ ｃ ｓ ａ ｓ ｈ ａ ｄ ｌ ｒ－ ａａｏｉ ｉ ｕ ｅ ｃ ｎ ｅ ｃ ｄ ｓ ｏ ｔ ｔ ｅ Ｕ ｄ ｌ ａａ ｔ ｈ Ｇ ｍｏ ｅ ｔ ｏ ＡＤＡＭＳ ｎ ｈ ｎ ｔｅ ｖｒ ａ ｒ ｔｔｐ ｓｂ ｉ ｎ ＡＤＡＭＳ Ａ ａ ｔ ｙ ａ ｃ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｄ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｉ ｕ ｌ ｏｏ ｙ ｅ ｉ ｕ ｌ ｉ ｔ ｐ ｔ ． ｔ ｓ ｄ ｎ ｍｉ ｉ ｌ ｔ ｌ ｏ
模 型进 行动 力 学仿 真 ， 并对 其结 果进行 了分析 ， 为该机 构 的优化 设计提 供 了一 些理 论依据 。
关键词 ： Ｇ； Ｄ ＭＳ 夹钳 Ｕ ＡＡ ；
中图分 类号 ：Ｐ ９ ． Ｔ ３ １９
文献标 识 码 ： Ｂ源自文章 编号 ：０ ８— ３ ０ ２ ０ ） ６— ０ ７— ３ １０ ５ ０ （ ０ ７ ０ ０ ５ ０
ｔ ， ｅ 是美 国 ＭＳ ｍ） Ｃ公 司开 发 的虚 拟样 机 分析 软件 。能 对虚 拟机 械系统 进行 静力 学 、 动学 和 动力学 分析 ， 运 可 用于 预测 机械 系统 的性 能 、 动范 围 、 撞 检 测 、 运 碰 峰值 载荷 等 。利用虚 拟样 机技 术 ， 在设 计 阶段 可 以实 现优 化 设计 ； 工 程 应 用 阶 段 ， 对 实 际 工 作 中 出现 的 问 在 针 题 ， 以找 出 问题 的原 因 ， 可 进行 改进 Ｊ 。 文 中以武汉 钢铁 集 团 ４ ｔ ０ 电动 平移 式 卧卷 夹 钳 为
ADAMS弹簧挂锁大作业
计算机辅助工程与分析大作业弹簧挂锁案例分析姓名：__________________学号：20152203016班级：_____________任课教师：_________________日期：2016年6月5日摘要上世纪九十年代以前以C3P(CAD/CAE/CAM/PDM )为代表的计算机辅助设计工具CAX 在工业界得到广泛普及，并产生了巨大的经济效益和社会效益，“数字化” 作为显著时代技术特征初露端倪。
C3P首次用计算机取代人完成产品开发过程中机械、繁琐、重复的绘图、计算和例程管理类工作，大大提高了产品开发效率，但由于学科的融合度较低，各类设计工具更多地表现为单一学科技术的软件化，其相互集成亦是软件接口实现所谓的数据集成，因此，以C3P为代表的计算机辅助设计工具对更高层次的设计活动如综合分析、系统优化设计乃至创新设计缺乏有效的可操作的支持。
针对这些不足，上世纪九十年代中期以来，计算机辅助设计更多地强调了基于多体系统复杂机械产品的系统动态设计、基于多学科协同集成框架的优化设计、基于本构融合的多领域统一建模可重用机、电、液、控数字化功能样机分析的研究和开发。
因此，为了更加深入地了解计算机辅助给我们带来的影响，本文以国际上具有代表性的复杂机械系统动力学建模及仿真平台ADAMS 为例，对一个弹簧挂锁进行多体系统动力学分析和讨论。
关键词：计算机辅助设计；多体系统动力学；ADAMS ；弹簧挂锁第一章引言随着柔性多体系统动力学的发展，基于相关理论的许多大型通用分析软件（如ADAMS 、DADS 等）的出现为复杂机械系统动力学分析提供了可靠的手段。
机械系统动力学分析和仿真软件ADAMS 是一种用于虚拟样机分析的应用软件，可对整个机械系统进行静力学、运动学和动力学等分析，主要用于刚体动力学分析。
ADAMS 多体系统由几个部分组成：部件、约束、作用力、自定义的代数-微分方程。
同时，随着多体动力学的不断深入发展和完善，为工程实践及科学研究提供了一个较好的平台。
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夹紧机构
交通运输linglonghaony 设计要求：
●至少产生800N的夹紧力；
●世界在手柄上的力不大于80N；
●释放手柄的力应最小；
●在振动环境中，夹紧机构的安全可靠；
根据设计要求，创建机构模型如下：
1、测试模型
设置仿真终止时间为0.2，仿真，工作步为100，对系统进行仿真，观察模型的运动情况。
创建传感器后进行模型测试，结果如下：
弹簧力变化曲线如图○1所示：角度的变化曲线如图○2所示：
图○1图○2
2、细化模型
（1）创建设计变量，如图○3所示：
图○3创建设计变量
（2）查看设计变量，如图○4所示：
图○4查看设计变量
3、迭代模型
（1）优化设计变量
系统对设计变量“DV1”进行优化设计，设计研究报告提供在每一个试验步骤变量“DV_1”的取值、弹簧力的大小以及设计变量“DV_1”对弹簧力影
响的敏感度，ADAMS自动生成研究报告如图○5所示：
图○5设计研究报告
系统在进行优化设计分析过程中生成的弹簧力和角度曲线的变化情况如图
○6---○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
关闭信息窗口，依次对其他设计变量进行优化设计分析，具体结果见表1
通过上表可以看出，设计变量DV_4、DV_6、DV_8三个点的敏感度最高，也就是说POINT_2y、POINT_3y、POINT_5y的位置变化对夹紧机构力的影响最大。
4、优化设计
（1）修改设计变量
将设计变量“DV_4”的最小值和最大值分别设置为1和6；
将设计变量“DV_6”的最小值和最大值分别设置为6.5和10；
将设计变量“DV_8”的最小值和最大值分别设置为9和11；
（2）优化设计
优化过程中弹簧力和角度变化曲线如图○11、○12所示
图○10弹簧力变化曲线图○11迭代过程中的弹簧力曲线
图○12角度变化曲线
（3）查看优化结果
最后系统显示出的优化结果如图○13所示：
图○13优化结果的现实窗口
由优化结果可以看出：设计变量DV_4=3.1798、DV_6=8.6471、DV_8=10.903 时夹紧机构的夹紧力最大为1021.7N。
优化设计分析
通过优化设计，得到夹紧机构能提供最大的夹紧力为1021N，比较优化前夹紧机构的最大夹紧力923N增大了198N，同时达到设计要求。
心得体会
通过这次夹紧机构的仿真模拟设计，学习到不同的设计点对设计机构的影响是很大的，在测量角度的过程中，“POINT_5”、“POINT_3”、“POINT_6”处的Marker有多个，用鼠标选择不是很精确，可能一不小心就选错了。
迭代模型和优化设计中也有很多细节，不同的选项、微小的变动对优化结果影响非常大。
所以在设计时应该认真地对各个设计点进行模拟测试，然后找出比最初设计点更优的设计点，达到优化设计点的目标，以提高机构在实际工作中的可靠性和稳定性。