哈工大 机电产品现代设计方法实验报告

1 实验目的

（1）掌握典型机电产品多学科协同优化设计软件环境组成，包括建模软件、分析软件、协同平台；

（2）自主设计产品模型、分析过程、优化目标；

(3) 对得到的优化结果进行定性分析，解释结果的合理性，编写上机实验报告。

2 实验内容

(1) 轴或负载台的有限元分析

(2) 基于Adams的运动学分析与仿真

3实验相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）

网络协同设计环境，如图1所示：包括产品CAD建模、有限元分析FEM、动力学仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。计算机网络硬件环境和相应软件环境。图形工作站和路由器，安装协同设计仿真软件。

型

图1 协同设计仿真平台组成

典型机电产品协同设计仿真工作流程如下图2所示。

1）利用CAD建模工具，建立产品模型；

2）利用ADAMS建立产品运动学模型；

3）根据CAD和ADAMS传过来的结构模型和边界条件分析零件应力场和应变场；

4）用ADAMS分析得到的运动参数（位移、速度）。

图2 协同设计仿真平台组成

SysML语言是UML语言(Unified Modeling Language，统一建模语言，一种面向对象的标准建模语言，用于软件系统的可视化建模)在系统工程应用领域的延续和扩展，是近年提出的用于系统体系结构设计的多用途建模语言，用于对由软硬件、数据和人综合而成的复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。

在这里我们绘制参数图如下。在下面的参数图中，我们确定了系统中各部件的相互约束情况。

图４产品初步结构与ＳｙｓＭＬ图

4实验结果（含操作过程说明、结果记录及分析和实验总结等，可附页）（一）底座转台关键件有限元分析：

1，在CAD中打开零件的三维模型图，导出为IGES格式模型文件（*.igs）,在Ansys中运行file->import->IGSE...导入该模型; 或者按照以下步骤创建零件模型。运行Preprocessor->Modeling->V olumns->Cylinder->Solide Cylinder，弹出如下对话框，在对话框中输入相应数值，。

2，选择单元类型；运行Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete，选择Structural中的Solid，由于10个结点的单元计算精度要比8个结点的计算精度高，故选择“Tet 10node 92”单元。

3，材料属性设置；运行Preprocessor->Material Props>Material Models，弹出如下所示对话框，依次双击Structural，Linear，Elastic，Isotropic，弹出图所示对话框。

4，网格划分；运行Preprocessor->Meshing->Size Cntrl->Manual Size->Global->Size设置划分网格的大小。

5，运行Mesh->Mesh Tool，弹出如图所示对话框，在Shape选项栏后面，选择Tri和Free，单击Mesh弹出选择实体对话框，选择一个实体进行网格划分。

6，施加约束；选择菜单Solution->Define Loads->Apply->Structure-> Displacement->On Nodes，选择若干节点，弹出图所示对话框，选择All DOF，单击OK。

7，施加载荷；

选择菜单Solution->Define Loads->Apply->Structure ->Pressure->On Areas，弹出如图所示对话框。拾取一个或多个面，单击OK按钮。弹出如图所示对话框。在V ALUE选项栏中填写受力。

8，求解；运行Solution->Solve->Current LS，弹出如图所示对话框。

9 结果显示；运行General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu，弹出如图所示对话框，运DOFSolution>Displacement vector sum和Stress>von Misesstress，分别显示分析结

果的位移云图和应力云图。

（二）基于ADAMS 的运动学仿真

１．构造ADAMS/View 样机机械模型；在ADAMS/View 中建好的样机机械模型如图6所示。该模型主要由马达、减速齿轮、转盘、支撑杆、仰角轴承及其天线组成，它们之间通过一定的约束关系连接在了一起。

图6 雷达天线样机机械模型

1.构造ADAMS 样机——起重机的建模和仿真

根据实验指导书，建立铲车的三维模型。当然，三维模型也可以通过专门三维建模软件进行建模，然后导入ADAMS ，也可以直接用ADAMS 建模。

天线之间设定俯仰铰链幅jiontB，方向：Z轴。

3.设定运动；铰链副jiontA处设定正负90度运动，铰链幅jiontB处设定正负10度运动。

4.进行运动仿真；按照设定的运动进行仿真。

5.测量；记录仿真过程中天线顶部的位置。

5 实验心得体会：

通过这次实验，我学习了ADAMS和ANSYS两款软件，巩固了我在课堂上学习的知识，加深了我对课程的理解。在实验过程中，老师多次悉心讲解，编写的实验指导书内容详实，充分，易于理解。在此，对老师的辛勤付出表示感谢。