机构运动仿真与动力分析课程大作业

《机构运动仿真与动力分析课程大作业》

ADAMS

班级 T1113-5

姓名贺喆

学号 20110130506

湖北汽车工业学院机械工程系

2014年6月

目录

一、题目分析 (3)

二、工作原理 (3)

三、机构建模与仿真 (4)

3.1建模参数的确定 (4)

3.2模型建立 (4)

3.3机构运动特性 (6)

四、利用设计点对加速度进行优化 (7)

五、利用设计点对加速度进行优化 (12)

六、总结 (14)

基于ADAMS的牛头刨床大运动仿真分析

一、题目分析

中小型牛头刨床的主运动(见机床)大多采用曲柄摇杆机构(见曲柄滑块机构)传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。由于采用单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。机床的主参数是最大刨削长度。牛头刨床主要有普通牛头刨床、仿形牛头刨床和移动式牛头刨床等。普通牛头刨床(见图)由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动，刀架可在垂直面内回转一个角度，并可手动进给，工作台带着工件作间歇的横向或垂直进给运动，常用于加工平面、沟槽和燕尾面等。仿形牛头刨床是在普通牛头刨床上增加一仿形机构，用于加工成形表面，如透平叶片。移动式牛头刨床的滑枕与滑座还能在床身(卧式)或立柱(立式)上移动，适用于刨削特大型工件的局部平面。

二、工作原理

六杆机构由摆动导杆机构1-2-3-4构成，由曲柄1作为原动件做圆周运动，

带动六杆机构运动。刨头右行

三、机构建模与仿真

3.1建模参数的确定

已知曲柄1做匀速圆周运动。转速为60r/min,LAC=380mm，LAB=110mm，LCD=540mm，LDE=0.25LCD，刨头行程为240mm，C点到工作平台的垂直距离为490mm。

3.2模型建立

1、创建点

在已知上述数据条件下，确定各关键点位置。打开ADAMS/view，用table editor功能输入如图一系列坐标

则在屏幕上得到一系列点

2、创建各连杆

选择按钮，设定宽度与深度为1，并将它们前面复选框勾上，在屏幕上选择point1与point2，建立曲柄。同理，再用，设置与前面相同，连接point3与point4，建立摇杆；连接point4与point5，完成连杆的建立。建立杆件，使其

通过point5作为刨头，作为输出杆件。

3、建立滑套

选择如图圆柱按钮，将半径设置为2，圆柱高为4，放置圆柱使其中心位置为point2，并与Y轴同向

调整视图，选择方向，选择将下面平移部分距离改为1，向右移动建立的滑套，使其中心位置与XY平面重合

4、添加约束

在功能菜单中选择，点击空白（ground）处，再点击part2建立转动副，同理，分别在part4与part5之间、part4与ground之间、part2与part3之间、part3与part6之间建立转动副

右键约束按钮，在扩展的选项中选择，并单击part5与part2，在两者之间建立移动副方向平行于part2

5、添加电机

单击按钮，选择point1所在位置，添加电机，双击建立后的电动机，改动转速为60

6、运动仿真

单击，在扩展的菜单中，将结束时间与步数分别改为6，60，如图所示：

单击上面的开始按钮开始运动仿真，此时机构转动一圈，然后停止。至此某新建立与仿真完成。

3.3机构运动特性

该机构输出构件为part6，右键part6，选择测量，在选项中选择速度，质心速度并确定，调出part6速度随时间的变化曲线，并同理调出加速度、位移随时间变化的曲线如图

四、利用设计点对加速度进行优化

打开table editor，将除point2外其他点设置为参数化，如图：

在工具栏中选择仿真，在下拉菜单中选择设计计算，打开如图对话框

右键研究后面的空白栏，在测量中选择推测，PART_6_MEA_2，即加速度，并将前面的选项设置为最大值，右键设计变量后的空白栏，在变量中选择推测，DV_1。

更改显示选项，选择更多，将显示设计评价栏全部勾选为“是”，此时选择开始。得到DV_1改变对加速度最大值的影响，得到如下信息：

设计研究摘要

模型名称: MODEL_1

运行日期: 2014-06-18 22:36:49

目标函数

O1) Maximum of PART_6_MEA_2

单位: mm/sec**2

最大值: 293.538 (试验1)

最小值: 229.263 (试验7)

设计变量

V1) DV_1

单位: NO UNITS

Trial PART_6_MEA_2 DV_1 Sensitivity

1 293.54 -99.000 3.2169

2 281.74 -102.67 3.1773

3 270.2

4 -106.33 2.9585

4 260.0

5 -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_1一排表示最优值，Sensitivity表示敏感度。分别再用同样的方法得到DV_2——DV_8的最优值与敏感度，汇总并找出敏感度最大的几个变量。

经过分析，得到DV_2、DV_3、DV_4三个变量对加速度影响最大，则，我们接下来的优化分析将对该三个变量进行优化，得到最大加速度为最小的最优解。

对于牛头刨床的刨削加工来说,当刨头的速度为匀速时，其加工质量最好。而加速度的大小是反映速度的波动范围大小的最好依据。所以，减小加速度的最大值，有利于减小速度的波动。

同样打开设计计算，选择优化，在设计变量中添加DV_2、DV_3、DV_4三个变量，将目标设置为最小化，如图：