送料机构模型建立及优化

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1、1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 送料机构模型建立及优化 本文针对660（426 及406 等不同型号均可参照）660（426 及406 等不同型号均可参照）全自动钢 管洗头倒棱机自动送料机构模型的建立及优化，给予说明指导。 一.设计计算 （1）建立机构简图 根据原始设计方案所出的总装图和工程零件图， 易得出自动送料 起始安装位置的机构简图。如下图所示。此为升降机构模型。 6 图一 660 自动送料机构简图 在 ADAMS/View 建模环境下，可将零件简化为实心杆件或板件并 将零件上的孔，键槽，铰链连接及零件配合所需的螺栓连接等省去。 如上图，将装配图中

2、的摆动车体，压条，轨道看成整体，简化为杆件 9，将移动小车，车轮，小车轴，轴承，轴承端盖，齿板看成整体， 简化为杆件 10,在建模时,亦可将托槽并入 10 中.在 ADAMS 中，将按 上述简图建立实体模型。 （2）计算各杆件尺寸 根据机构装配图及零件工程图， 可得出各杆/板件的起始安装位 置和角度，及零件间的装配关系，同时易知各杆/板件的长度，宽度 （或面积，针对不规则杆/板件 1,2,8,6,13，需根据图示尺寸计算） 及质量。由于在 ADAMS 中进行动力学分析及优化，将零件简化为实心 杆/板件即可。故在此我们根据公式 h= m b l 或 h= m s 计算如上图所 示每个杆件的厚度。

3、其中 m 为杆件质量，b 为规则杆件宽度，l 为杆 件长度，s 为不规则杆件横截面积。其中杆件 2 和 6 可将它们各自看 成上下两部分分别计算。 （3）计算点坐标 在 ADAMS 中建立机构实体模型，杆件间的连接点也即为各杆件 的端点，同时，在建立零件时我们可以通过捕捉零件端点的位置来建 立零件正确的起始位置， 故我们可以先通过装配图所示尺寸和杆件的 长度，宽度及杆件间的角度关系计算这些我们所需的点的坐标。在此 可自己规定一个坐标原点， 如将杆件 2 与地面连接的铰链位置作为坐 标原点，以此计算其他点的坐标。 二.建立模型 （1）打开 ADAMS/View，创建新模型，进入操作界面后创建上面

4、所 计算出的设计点。如下图所示步骤。 点击 Create,建立所有所需的设计点，将上面计算出的点的坐标输入 表格编辑器里，建立如下图所示设计点的模型。 (2)根据机构简图及计算好的杆/板件尺寸,建立零件,如下图所示 依次建立各个杆件,最终建立如下图所示模型. 其中,对于钢管的建立,需用到如下图所示功能.将建立好的两个圆柱 体进行切割. 对于板件 1 和 8,需根据零件图对其厚度和边角 半径做如右图设置,然后建立. 对于不规则杆件 2,6,13,我们需要综合运用圆柱体命令和平板命令.在 此,需要提前计算使平板边线与圆柱体边线相切的平板 Marker 点坐 标，如下图所示 1,2,3,4 点。 1

5、 4 23 如上图，对不规则杆件 2,6,13 按如上方法建立。对于液压杆 3,14 与 液压缸 4,15，可自行建立，不用考虑尺寸，相对机构整体合理就行。 建立完机构模型后，对模型添加约束及运动。如下图所示。 其中，用到了固定副，移动副，转动副，及液压缸与液压杆间的直线 运动。 为了真实反映送料进程，需对建立两个无质量的平面，过钢管中心线 的平面使之与大地固定，并与钢管实现点对面接触，另一平面距钢管 托架即杆件 10 为 275mm，即钢管上升高度，并使之与杆件 10 固定 为一整体，并与钢管实现点对面接触。按下图所示进行设置。 （3）设置测量和传感器 由于升降机构无需考虑平移，故只需在液压

6、杆 3 与液压缸 4 间 添加直线运动，将 14,15,13 与大地固定即可。在 12 与 10 的连接点上 施加转动副。 以上都设置完成后，设置合理的仿真时间及步长，对机构进行 仿真。仿真停止后，建立对杆件 10 关于 Y 方向的位移测量。如下图 1 所示。 之后，进行传感器的设置。由于升降机构上升距离是固定的， 是 410mm,其中， 在接触钢管前， 上升 135mm,接着拖住钢管继续上升 275mm.设置传感器方法，如下图 2 所示。 设置成功后，再次进行仿真，机构运动将在升降机构上升 410mm 后停止。 图 1 图 2 三参数化建模 首先，对机构进行参数化建模。如下图。 如下图所示，

7、在表格编辑器里，对点的坐标进行参数化建模。 参数化建模后，根据机构简图，确定参数化点坐标中的自变量与 因变量。根据几何关系，易推导出： (_3) (_1) DV_4 _2 DVDV DV ， 0 _4 _6arctan _5_3 DVY DV DVDV 1 1 (_10) (_11_9) _8_10 _11 XDVDVDV DVDV DVY 2 _9 _12arctan _8_7 DVY DV DVDV ，将以上表达式用 ADAMS 参数化表示为： DV_4=(-.model_1.DV_3 * .model_1.DV_1 / .model_1.DV_2); DV_6=(ATAN(ABS(-26

8、3 - .model_1.DV_4) / (.model_1.DV_5 - .model_1.DV_3); DV_8=(4880-.model_1.DV_10)*(.model_1.DV_11-.model_1.DV_9)/ (.model_1.DV_11 + 311) + .model_1.DV_10); DV_12=(ATAN(ABS(.model_1.DV_9 + 311) / (.model_1.DV_8 - .model_1.DV_7); 将以上各式输入到如下图所示函数编辑器里。其中，DV_1、DV_2， DV_3,DV_4 DV_5， DV_6 为升降机构参数化坐标， DV_4,D

9、V_6 为因变量。 DV_7,DV_8，DV_9，DV_10，DV_11，DV_12 为平移机构参数化坐标， DV_8，DV_12 为因变量。 特别的，为了保证在优化过程中，2,6 杆的形状不因参数化点的坐标 改变而变形，故也需对前文中对 2，6 杆建模过程中产生的 1,2,3,4 点 进行参数化建模，使它们满足一定的函数约束关系。其关系根据几何 关系易自行推导出来。 参数化建模后， 运用运动参数化工具 f(x)， 如下图所示， 将 D,E,F 点分别与 A,O,B 点相关联。如下图所示。 由此，变完成了参数化建模。 四优化设计 （1）分析每个自变量初始时的敏感度，确定最终优化参数。 最后，将确定的优化参数一起输入到 Optimization 下，如下图所示: 将 Goal 设置成最小。 打开对 3 杆推进力的测量，点击 Start,开始优化计算。最后得到如下 图设计研究报告， 以及升降运动最大推进力变化曲线和迭代过程最大 推进力曲线。由此便完成了机构的优化，并可将优化后的结果运用到 新的工程实践中。 。 同理，对于平移机构，也可按照上述过程对设计计算好的杆件尺寸及 初始位置，以及根据点的坐标进行建模，之后分析机构简图，进行参 数化建模，最后对确定的参数化点坐标进行优化，得出最优值。