基于ADAMS的工作台系统多体动力学分析.pdf

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1、基于ADAMS的工作台系统多体动力学分析口付兴娥-口李磊口李伟1．陕西工业职业技术学院机械工程学院陕西咸阳7120002．陕西中医学院现代教育技术及网络中心陕西咸阳7120003．长安大学信息工程学院西安710064摘要：应用ADAMS虚拟样机软件对全自动圆压平模切机的工作台进行仿真分析，利用Pro／E软件对相关零部件建立模型与装配．并将模型导入ADAMS，在ADAMS中对不同结构的工作台进行运动特性分析和对工作台整个工作过程进行循环分析．分析结果对改进机构具有一定的使用价值和经济效益。关键词：全自动圆压平模切机多体动力学仿真分析运动特性中图分类号：T

2、H132；TP242文献标识码：A文章编号：1000-4998(2011)08—0013—04模切机是印后包装加工成型的重要设备。国内目前中小型企业使用的半自动模切机均需要人工供料、人工清废，模切速度完全受到工人操作熟练程度的限制．还存在较大的安全隐患。因此研制出一种全自动圆压平模切机不仅能满足巨大的市场需求，并能推进我国印后设备自动化的快速发展，具有良好的市场前景。在设计过程中，工作台在机器的总质量中占很大比例，且在很大程度上影响着机器的工作精度及抗振性能，而高速模切产生的冲击将对工作台甚至整个机器性能产生极为不利的影响，通过ADAMS对工作台系统进

3、行多体动力学分析，为工作台的设计提供可靠依据，在产品的设计阶段保证了方案的可实施性。1工作台仿真模型的建立由于ADAMS建模功能的局限性，本设计选择在Pro／E中对相关零部件建立模型与装配，并在Pro／E中建模时进行合理的抽象与简化。因此本设计只选择对影响工作台稳定性较大的几个构件，包括机架、直线导轨、导轨滑块及工作台。建模过程分为3步。ADAMS在仿真过程中计算出了一套基本状态变1)Pr0，E环境下建立模型及装配，刚体定义完毕后量，ADAMS／PostProcessor可显示运用ADAMS进行仿可以通过Interface选项将模型传送到ADAMiew

4、中。真计算和分析研究的结果。2)在ADAMS中对工作台装配体定义的约束，约2．1铜结构工作台分析束定义成功后的物理模型如图1所示。工作台模型从Pro／E导入ADAMS后，进行以加速3)约束定义完毕后，通过ADAMS／View提供的模阶段为驱动的仿真。对MOTION一1加载的驱动函数为一型检查功能对模型的自由度进行检查。可以看出，由2O00*SIN(2O00*time／135)．通过测量可以得到于添加了移动驱动MOTION_I，系统整体的自由度为JOINT_3处3个方向的受力图。0．这时系统自动进行动力学分析。图2为测量得到的工作台运动特性即加载的驱动函

5、数。经过ls、200时间步的仿真得到图3，为J0INT_32工作台模型仿真分析即机架与导轨连接处3个方向的受力图。2009年科技创新基础研究支持计划项目(编号：chd2OO9jc080)图3中．方向为与运动垂直的方向，实际该方向收稿日期：2011年1月受力规律为余弦波动，最大受力为20N，相对于Z向机械制造49卷第564期2011／8回I受力很小，所以在同一张图上表示时近似为直线：l，方2)修改驱动。模型建立时定义了MOTION_l，为向即为重力方向，受力与工作台的重量有关．因此是一了实现完整的工作循环运动，需要对MOT1ON1的驱条值为3899N的直

6、线；z方向即为运动方向．呈余弦动函数进行修改分布，最大受力为10646N。从图中可以看出．采用钢3)建立函数。工作台的运动是一个复杂的分段函结构的工作台对系统的整体稳定性不利。数，在ADAMS中输人力或位移、速度、加速度等的分2．2铝合金工作台分析段曲线用到了ADAMS／View提供的两个函数STEP函图4为工作台材料采用铝合金情况下得到的数和IF函数J0INT_3处3个方向的受力图。、y、Z向的受力规律4)曲线分析。控制系统的速度给定曲线直接影响与钢材料工作台相同，各向最大受力为6N、1573N、了机器的稳定运行及生产效率．因此选择合适的理想3912

7、N。各个方向的受力均远远小于图3。因此单从运行曲线是保证系统性能的基础。在这里选择了实际整机受力情况考虑，应优先采用低密度材料。应用最多的梯形理想速度曲线和正弦理想速度曲线，2．3循环分析并对着两种曲线进行分析。以上两节仅分析了加速阶段的受力情况。目的是①第1种曲线分析，对于SFORCE1的function为了更直观地区别钢材料工作台与铝合金工作台．下函数，采用STEP()函数的嵌入式，图形如图5所示。面将对整个工作过程进行分析。循环函数要用到lF函数与STEP函数的嵌套，加1)施加外力。在加速及模切过程中，工作台需要载的曲线形状如图6所示：依次为位移

8、曲线、速度曲克服吸盘与底层纸板之间的吸力做功。吸力随底层纸线、加速度曲线。从图中函数形状及各点