基于ADAMS的物料分流与运输装置的动态仿真设计.docx

基于Adams的物料分流与运输装置的仿真设计工程技术学院机电0702 2010-4-25基于ADAMS的物料分流与运输装置的动态仿真设计一、设计意义与原理生产车间的产品运输生产线，主要靠一条运输带（为节省空间将运输带设计成蛇形）运送，为完成生产流程，生产线空间必然很大；当产品中有不同等级的货物需要分离时，因为运输线路单一，更是加大了车间的空间，同时作业效率很低。本货物运输分流装置的设计意义在于：1、 当货物为同等级的产品时，可以利用椭圆规的工作原理将货物分流到四个不同的方向，这样的优点在于：将货物分流到四个方向同时作业，等同于四个同样的生产线在同时作业，大大提高了生产效率，同时缩小了车间的空间，节约了生产成本。2、 当货物为不同等级的产品，且要对其进行分流作业时，其优点在于：，该装置可以将不同等级的产品按工作要求分流到不同的方向，使各级产品简便有序的分流，同时减少工作人员的工作压力，缩短车间空间，节约生产成本。二、建立模型机构1、准备工作（1）启动Adams/View,在欢迎对话框中选择新建模型，在模型名称输入框中输入wuliaofenliuyuyunshu,并将系统的长度单位设置为mm。（2）设置工作环境。单击菜单【Settings】【Working Gird】后，在弹出的设置工作栅格对话框中，将Size设置为X（1300），Y（1300），Spacing设置为X（20），Y（20）。将Set orientation设置为Global XY,单击主工具栏的按钮，调整视图的方向。单击键盘上的F4键，打开坐标窗口。当鼠标在图形区移动时，在坐标窗口中显示了当前鼠标所在位置的坐标值。如图所示：（3）设置图标。单击菜单【Settings】【Icons】,在图标设置对话框中，将Size for all Model Icon项中的New Size 输入框中输入50。（4）设置重力加速度。单击菜单【Settings】【Gravity】后，在弹出的对话框中，将Y方向的重力加速度设置为-10.如图所示：2、物料分流装置（1）单击菜单【Settings】【Working Gird】后，在弹出的设置工作栅格对话框中，将Set orientation设置为Global XZ. 单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，将选项设置成New Part,并在下端的输入框中将Length、Height和Depth勾选中，并分别设置为750、100、100，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=-810，Y=60，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体。再单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=-810，Y=-160，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体。再单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=60，Y=60，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体。再单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=60，Y=-160，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体。再单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，并在下端的输入框中将Length、Height和Depth勾选中，并分别设置为100、750、100，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=-160，Y=60，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体。再单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=60，Y=60，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体。再单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=-160，Y=-810，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体。再单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=60，Y=-810，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体。然后单击工具栏中的按钮，将上述8个构件进行布尔加法运算，便连为了一体，得到Part_3。构件如图所示：（2）添加滑块:单击菜单【Settings】【Working Gird】后，在弹出的设置工作栅格对话框中，将Set orientation设置为Global XZ. 单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，将选项设置成New Part,并在下端的输入框中将Length、Height和Depth勾选中，并分别设置为120、120、100，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=-60，Y=-60，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体Part_4。再单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=-60，Y=-60，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体Part_5。然后对滑块Part_4进行平移，单击主工具栏中的，点鼠标右键，选择按钮，选择Vector,在Distance输入框中输入550，单击滑块Part_4，选择总体坐标的负X方向，单击鼠标左键即可。然后对滑块Part_5进行平移，单击主工具栏中的，点鼠标右键，选择按钮，选择Vector,在Distance输入框中输入550，单击滑块Part_5，选择总体坐标的负Z方向，单击鼠标左键即可。模型如图所示：（3）连杆机构的绘制：单击工具栏中的，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为Part_4.cm时，单击鼠标左键，再单击Part_5.cm即可得到Part_6. 再单击工具栏中的，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为（0，0，0）时，单击鼠标左键，再单击（-275，275，0）然后即可得到Part_7.然后移动part7,沿y正方向移动920（4）圆柱机构的绘制：单击主工具栏中的，并在工具栏下端的输入框中，将Cylinder设置为New Part,勾选Length和Radius并分别设置为800和20，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为Part_6.cm时，按下鼠标左键，然后沿Y轴向上拉动，再单击鼠标右键，即创建了圆柱体Part_8.模型如图所示：（5）工作面的绘制：单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，将选项设置成New Part,并在下端的输入框中将Length、Height和Depth勾选中，并分别设置为1650、1650、20，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=-820，Y=-820，Z=0时，单击鼠标左键，就创建了长方体Part_10。模型如图所示：（5）物料的绘制：单击主工具栏中的绘制长方体的按钮，将选项设置成New Part,并在下端的输入框中将Length、Height和Depth勾选中，并分别设置为120、120、100，然后在图形区移动鼠标，当鼠标的坐标值显示为X=-60，Y=60，单击鼠标左键，就创建了长方体Part_11。然后再沿y正方向移动300.然后单击鼠标右键，选择Modify,将质量Mass改为100.操作界面为:用上述方法分别再建立三块物料，再调整它们之间的位置，中心坐标为（0，0，400）的为Part，中心坐标为（0，0，500）的为Part_2。模型如图所示：3、添加约束（1）、创建固定副。单击，将Part_3固定在大地上，与大地相连。单击，将Part_10固定在大地上，与大地相连。单击，将Part_7和Part_8相连。（2）、创建旋转副。单击，将选项设置为2 Bod-1 Loc和Normal To Grid,单击Part_6和Part_4，再选两构件的交点，形成JIONT_11. 单击，将选项设置为2 Bod-1 Loc和Normal To Grid,单击Part_6和Part_5，再选两构件的交点，形成JIONT_10. 单击，将选项设置为2 Bod-1 Loc和Normal To Grid,单击Part_8和Part_7，再选两构件的交点，形成JIONT_12.单击，将选项设置为2 Bod-1 Loc和Normal To Grid,单击Part_8和Part_6，再选两构件的交点，形成JIONT_13. 单击，将选项设置为2 Bod-1 Loc和Normal To Grid,单击Part_8和大地，再选两构件的交点，形成JIONT_14.（3）、创建移动副。单击，将选项设置为2 Bodies-1 Location和Pick Geometry Feature项，然后单击构件Part_3和 Part_4，在选择Part_3.cm点，拖动鼠标直到出现一个与X轴平行的箭头时按下鼠标左键。再单击，然后单击构件Part_3和 Part_5，在选择Part_3.cm点，拖动鼠标直到出现一个与Z轴平行的箭头时按下鼠标左键。 （4）、添加驱动。单击旋转驱动按钮，将旋转速度设置为10.0d*time，在图形区用鼠标选择旋转副JIONT_14，即在旋转副上创建了旋转驱动。4、添加Force和接触力（1）、添加Force：单击，然后在选项中选择Space Fixed，Pick Geometry feature和Constant Force. 选择Part_11，箭头指向总体坐标Z轴正方向时单击鼠标左键即可。在Part_11附近找到Force:SFORCE_1,单击鼠标右键，选择Modify，在弹出的对话框中输入所需函数：1*IF(time-1:1,0,0)，操作对话框如图所示;再单击，然后在选项中选择Space Fixed，Pick Geometry feature和Constant Force. 选择滑块Part，箭头指向总体坐标Z轴正方向时单击鼠标左键即可。在滑块附近找到Force:SFORCE_2,单击鼠标右键，选择Modify，输入所需函数1*IF(time-10:1,0,0)即可。再单击，然后在选项中选择Space Fixed，Pick Geometry feature和Constant Force. 选择滑块Part_2，箭头指向总体坐标Z轴正方向时单击鼠标左键即可。在滑块附近找到Force:SFORCE_3,单击鼠标右键，选择Modify，输入所需函数1*IF(time-20:1,0,0)即可。（2）、添加接触力：单击接触按钮，在弹出的对话框中，选择Contact Type设置为Solid To Solid,在 I Solid 输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_5，用同样方法在J Solid输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_11_2，即建立了Contact _2.操作界面如图所示：单击接触按钮，在 I Solid 输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_10，用同样方法在J Solid输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_11_2，即建立了Contact . 单击接触按钮，在 I Solid 输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_11，用同样方法在J Solid输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_4，即建立了Contact3 . 单击接触按钮，在 I Solid 输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_11，用同样方法在J Solid输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_10，即建立了Contact4 . 单击接触按钮，在 I Solid 输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part，用同样方法在J Solid输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_5，即建立了Contact5 . 单击接触按钮，在 I Solid 输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part，用同样方法在J Solid输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_10，即建立了Contact6 . 单击接触按钮，在 I Solid 输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_2，用同样方法在J Solid输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_10，即建立了Contact7 . 单击接触按钮，在 I Solid 输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_2，用同样方法在J Solid输入框中单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【Contact_ Solid】【pick】,然后在图形区拾取Part_4，即建立了Contact 8.5、运行仿真。单击仿真按钮，将仿真时间设置为40s，仿真步数设置为500，单击开始按钮开始仿真计算。三、运动仿真计算1、长连杆沿X方向的运动位移和速度由图可知，长连杆沿X方向的位移类似于经过平移的正弦余弦函数，不是直线运动。由图可知，长连杆沿X方向的速度不是匀速的。2、长连杆沿Z方向的运动位移和速度由图可知，长连杆沿Z方向的位移类似于经过平移的正弦余弦函数，不是直线运动。由图可知，长连杆沿Z方向的速度不是匀速的。3、 滑块Part_2沿X方向的运动位移、速度和加速度由图可知，在时间约为30秒时，滑块Part_2沿X方向才有运动位移。由图可知，在时间约为30秒时，滑块Part_2沿X方向才有运动速度，是匀加速运动。由图可知，在时间约为30秒时，滑块Part_2沿X方向才有一个加速度，是瞬时的。4、滑块Part_2沿Y方向的运动位移、速度和加速度由图可知，在时间约为20秒时，滑块Part_2沿Y方向才有运动位移，没有初速度的抛物线运动。到30秒时，滑块离开支撑面，做有初速度的抛物线运动。由图可知，在时间约为20秒时，滑块Part_2沿Y方向才有运动速度，到30秒时，暂时恢复为0，有个振动，大约33秒左右，滑块离开支撑面，做有初速度的抛物线运动。由图可知，在时间约为30和33秒时，滑块Part_2沿Y方向有瞬时加速度。5、滑块Part_2沿Z方向的运动位移、速度和加速度由图可知，在时间约为33秒时，滑块Part_2离开支撑面沿Z方向才有位移。由图可知，在时间约为33秒时，滑块Part_2离开支撑面沿Z方向才有速度。由图可知，在时间约为33秒时，滑块Part_2离开支撑面沿Z方向才有瞬时加速度。四、结束语虚拟样机的课时不多，但是我却学到了很多东西。刚开始学时，觉得很新鲜，觉得这个软件很神奇，都不用很费时的去画构件，加上驱动和约束还能动起来。课堂上老师还把以往同学的作品拿出来让大家看，不仅激发了我们学习的兴趣，还开阔了大家的思维和视野，所以蛮喜欢这门课的。课堂上即使认真听了，但也记不住那么多，所以课下就经常在自己的电脑上实践。课堂上老师几分钟就做好了，自己往往要做好多遍才能成功，但是值得欣慰的一点是，自己在犯错的同时也学会了一些东西。课程很快就结束了，老师给我们布置了一个大作业。苦思冥想了很久也没有个头绪，真的很痛苦。可是功夫不负有心人，琢磨了将近半个月时，才想出了一个还可以的方案。接下来就是实施方案了，实施方案的过程痛并快乐着。模型的建立不是很难，让它动起来就不容易了，让它像我们想象中的那样运动就更难了。刚开始画的模型是这样的:刚开始画的模型动不了，很痛苦的看到一串警告和错误，起初我以为是连杆和滑块的位置不对，所以改了一下，但是还是不行，经过很多次调试后，还是达不到我想要的效果。所以我就把结构进行了简化，把工字形的滑槽和滑块放弃了，变成了很普通的，还在两连杆间加了一个圆柱，又在物料分流机构下加了个工作面。在实施方案的过程中，还总结出了一些技巧，比如移动时，最好用按钮，另一个按钮不太好用，箭头不好确定，移动有时会有偏移，有时距离不对。还有有时画错构件时，最好删除的彻底一些，点也删掉，不然很容易出错。我做的这个模型挺简单的，但是加力的时候有些困难，比如说让物料按时掉下来，刚开始只会step、sin、cos 一些简单的函数，而且还不是很熟，所以刚开始是让模型失重的，用了step函数，到达一定时间给予物料一个向下的力，但是失重给人的感觉特别别扭，和现实相差太远，后来又查了一下，发现还可以用If函数，让力先拖着物料，然后到达一定时间让力消失。加接触力时也很不容易，有的时候对象很容易选择错，还有对接触力的参数不是很清楚，感觉改了跟没改差不多。改模型的原因之一就是接触力，第一次画的时候，添添补补的，所以加接触力的时候有很多对象都要选，后来也不太清楚是什么原因，落到物料分流机构时老弹起来，改了很多次都没有效果，所以就更坚定了我改模型的决心。还有我把物料箱也给删了，模型还是简化点好。现在我的方案已经基本完成了，但是感觉需要学习的东西还有很多很多，现在我们的水平也就是入了门吧，了解了一些基本知识和学会了一些简单操作，运用能力也一般，但是学习这门课很有成就感，让我真切的感觉到学会一些知识。也体会到了ADAMS的优点和功能，同时也发现了ADAMS的一些不足，想要把模型建的美观很不容易，还有可供选择的材料太少了，都是比较硬的材料。不过比起它的优点，这些不足都可以被忽略了。现在老师已经帮我们打了一些基础了，我稍微翻了一下课本，觉得需要扩展的知识还是很重要的，比如振动仿真分析，建立控制模型，刚-柔混合建模等等。学深点毕竟是好的，希望大家再接再厉啊！四、参考文献1. 李增刚. ADAMS入门详解与实例. 北京：国防工业出版社，2007