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1、1基于 SolidWorks 和 ADAMS 的衬衫整体熨烫机设计与分析毕业学生 丛 楠 指导老师 秦东晨 摘要:本设计主要是对衬衫整体熨烫机进行研究和分析，使之适合我国服装行业的需要。同时使用 Solid Works 对之进行三维建模，并用 ADAMS 对其压板机构进行分析。关键词： 熨烫机 SolidWorks ADAMSAnalysis and Design of Shirt Cabinet Ironer Based onSolidWorks and ADAMSABSTRACT：This paper researchs and analyzes the shirt cabinet iro
2、ner. It Makes this ironer suitable for the Chinese clothing enterprises. The Solidworks system is used to model it and the ADAMS system is to analyze the mechanics of the ironer.Keywords: shirt cabinet ironer；SolidWorks ；ADAMS1 引言在现今的服装行业，竞争日趋激烈，人们对服装质量的要求也逐渐增高，要在激烈的竞争中立于不败之地，只有在不断提高服装质量的同时，尽量降低服装的生
3、产成本。在这样的前提下，一台优质高效低耗能的设备对一个服装企业来说，就显得至关重要。熨烫是制衣过程中必不可少的一个重要环节。高质量的熨烫设备无疑是生产高质量服装的必要保证，越来越多的服装生产企业已经认识到先进的熨烫设备对于其命运的重要性。服装熨烫属于服装的湿热加工，湿热加工的实质是利用水汽、热和压力，人为的改变面料的宽度、形态以及结构，使服装获得所期望的造型。我国目前的熨烫从工艺到设备与发达国家相比均有着很大的差距，国际上先后出现了人体模型整体熨烫、各种组合熨烫、程控熨烫以及自动熨烫系统。而我国目前的熨烫工艺仍停留在手工熨烫的基础上，质量和效率都不能与国外先进技术竞争。国家为了满足我国服装企业
4、对该类先进设备的需求，从国外引进了一批人体模整体熨烫机，并希望国内的有关生产厂商和科研单位进行消化吸收，使之国产化。一方面，使之符合我国的生产实际，另一方面为国家节约大量外汇。本文使用 SolidWorks 对整体熨烫机进行三维建模、投影工程图和装配分析，并用 ADAMS 对其压板机构进行运动学和动力学分析，取得了很好的效果。2 使用 SOLIDWORKS 进行零件建模和整机装配熨烫过程有四个要素：湿度、温度、压力和时间，熨烫过程中温度和时间2的控制和实现由电气系统完成。整体熨烫机的主要部件包括：压板机构、行走机构、熨烫模、烫板等。SolidWorks 是一套智能型的高级 CAD/CAE/CA
5、M 组和软件，它集设计、加工、分析功能于一身，能方便地进行三维实体设计、加工制造以及动力学及热力学的各项分析。它包括本身的 CAD 模块、CAM Works 的加工模块以及Design Work 的分析模块等。另外还能提供实体上色、选材质以及曲面贴图等（如： Photo Work 模块）功能。SolidWorks 智能化程度高，参数化功能强，并且操作简便，是目前最易学习的高级绘图分析软件之一。该整体熨烫机的零（部）件是以拉伸（Extrude）以及切除（Extrude Cut）为主要建模手段，在 SolidWorks 中使用拉伸建立实体模型快捷方便且很直观。例如横梁主体、导轨，由于均采用国家标准
6、的钢件，其截面有一定的标准形状，此时就比较适合先绘制其截面形状在拉伸至合适的长度等。另外，还采用了旋转（Revolve） 、镜向（ Mirror）或阵列（Pattern） 、抽壳（Shell ） 、扫描（Sweep） 、组合实体（Combine Bodies）等建模方法，完成了熨烫机零（部）件的三维实体建模。装配体是保存在 SolidWorks 文档文件中的相关零件集合。该文件的扩展名为.sldasm。装配体有很多特性，包括： 最少可以包含两个零部件，最多可以包含超过一千个零部件。这些零部件可以是零件，也可以是称为子装配体的其它装配体。 在自由度范围内显示相关零件之间的运动。图 1 整机装配图
7、装配体中的零部件是通过装配配合相互关联定义的。可以使用不同类型的配合（如重合、同心和距离配合）将装配体的零部件配合在一起。3图 1 为本设计的整机三维模型装配图。本设计以立柱为基准零件（固定） ，装配中主要使用的装配关系有：重合、平行、同轴、平行距离、相切。当配合是在平面之间时，多使用重合配合（Coincident Mate）或者平行距离配合（ Parallel Distance Mate）关系，这两种配合关系占到所有配合关系的 90%。当配合是在圆柱面之间时，多使用同轴心配合（Concentric Mate） ，如连杆的两端与轴的连接等。当配合是在平面与圆柱面之间时，多使用相切配合（Tang
8、ent Mate） ，如滑轮与导轨之间的配合。SolidWorks 的三维装配功能亦是十分人性化的，可以根据配合面的类型自动确定最可能的装配关系，并可对其装配效果进行预览，达到所需的装配效果。3 使用 ADAMS 对压板机构进行分析ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）软件是美国 MDI（Mechanical Dynamic Inc.）公司开发的机械动力仿真分析软件，它使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程。ADAM
9、S 软件包括核心模块 ADAMS/View（界面模块） 、ADAMS/Solver（求解器） 、ADAMS/Control（控制模块） 、ADAMS/Linear（系统模态分析模块） 、ADAMS/Flex（柔性分析模块）等。衬衫整体熨烫机的压板机构采用双滑块机构，可以使用 ADAMS/View 对其运动进行仿真及获得其运动学、动力学特征等。3.1 模型建立：其建立模型如下图所示。图 2 压板机构的 ADAMS 分析模型模型中创建了 5 个物体（Part ）2 个设计点（ Point） ，用以确定滑块的初始位置；2 个长方体（Box）用以代表滑块；1 个连杆（Link） ，连接两滑4块。模型中
10、使用了 4 个约束（Constraint）2 个移动副（Translation Joint）用以确定滑块的运动方向；2 个旋转副（Revolute Joint）联接连杆与滑块。本模型中分别在下滑块和上滑块上施加一个力（Force）和弹簧（Spring） ，用来模拟压板机构所受到的液压缸推力和压板的压力的反作用力。同时当弹簧刚度很小时，可以用其变形速度与加速度来直观的显示出压板的运动速度和加速度。3.2 模型测试创建一个角度测量（Angle Measure） ，用以确定仿真运动的终止条件（取连杆与垂直方向的夹角） 。创建一个传感器（Sensor ） ，设定上述角度测量值到达 0 时终止仿真运动。
11、开始仿真，测量窗口及机构终止时如图：图 3 模型测试3.3 制作曲线图（Curve Plot）上部滑块（压板）的水平位移如图：图 4 上部滑块（压板）的水平位移上部滑块（压板）的水平速度如图：5图 5 上部滑块（压板）的水平速度下部滑块（气缸臂）的竖直速度和位移如图：图 6 下部滑块（气缸臂）的竖直速度和位移3.4 测试该压板机构中的力通过改变弹簧刚度（Stiffness）和设置一个新的传感器（Sensor ） ，以弹簧变形的速度为传感对象（Expression ） ，当其值小于 0 时终止仿真。运行仿真，测试窗口如图：图 9 运动仿真的测试窗口此时设气压缸推力为 1，因此可得到的初始最大有效
12、压板压力（实际运动中，阻力不会随着压板的移动而增大）为 0.7 左右，只要气压缸的推力克服此最大阻力，运行就可以继续（不考虑摩擦力及重力影响的情况下） 。4 结论6本文采用 SolidWorks 进行整体熨烫机的三维实体建模，并进行了装配设计和分析，然后采用 ADAMS 对其主要机构进行了动力学特性分析，取得了满意的结果。这是对整体熨烫机设计方法进行的有益新探索，是把 CAD/CAE 集成技术应用于机械设计的一次有益尝试。* 秦东晨，男，1965 年 10 月生，河南省温县人，汉族，郑州大学机械工程学院副院长，副教授，工学硕士，现为华中科技大学国家 CAD 支撑软件工程研究中心博士研究生，主要从事于智能设计、机械强度、结构优化、机械 CAD 技术的研究。参考文献1 黄平. 常用机械零件及机构图册. 北京：化学工业出版社，20022 谢忠佑等. Solid Works 2000 中文版实作范例. 北京：北京大学出版社， 20013 网冠科技. Solid Works 2001 时尚创作百例. 北京：机械工业出版社， 20024 李军等. ADAMS 实例教程 . 北京：北京理工大学出版社， 2002
