8弹簧挂锁

机电产品的虚拟设计与仿真上机实习课件弹簧挂锁本次模型复杂程度增加，请同学们在建模过程中注意分阶段保存备份第一章弹簧挂锁设计问题介绍无论你在什么时候使用ADAMS/View来创建和测试模型，你都须遵循以下七个基本步骤：1、创建一个包括运动件、运动副、柔性连接和作用力等在内的机械系统模型；2、通过模拟仿真模型在实际操作过程中的动作来测试所建模型；3、通过将模拟仿真结果与物理样机试验数据对照比较来验证所设计的方案；4、细化模型，使你的仿真测试数据符合物理样机试验数据；5、深化设计，评估系统模型针对不同的设计变量的灵敏度；6、优化设计方案，找到能够获得最佳性能的最优化设计组合；7、使各设计步骤自动化，以便你能迅速地测试不同的设计可选方案。在与休斯敦的人造太空飞船研制中心签订的一份合同中，NorthAmericanAviation，Inc.的EarlV.Holman发明了一个挂锁模型，它能够将运输集装箱的两部分夹紧在一起，由此而产生了该弹簧挂锁的设计问题。该挂锁共有十二个，在Apollo登月计划中，它们被用来夹紧登月仓和指挥服务仓。其物理样机模型如下图1所示，虚拟样机模型如图2所示。Hook:挂钩；Couplingmember:连接成员（器）图1设计要求：1、能产生至少800N的夹紧力。2、手动夹紧，用力不大于80N。机电产品的虚拟设计与仿真上机实习课件3、手动松开时做功最少。4、必须在给定的空间内工作。5、有震动时，仍能保持可靠夹紧。弹簧挂锁模型的工作原理在POINT_4处下压操作手柄(handle)，挂锁就能够夹紧。下压时，曲柄(pivot)绕POINT_1顺时针转动，将钩子(hook)上的POINT_2向后拖动，此时，连杆(slider)上的POINT_5向下运动。当POINT_5处于POINT_6和POINT_3的连线时，夹紧力达到最大值。POINT_5应该在POINT_3和POINT_6连线的下方移动，直到操作手柄(handle)停在钩子(hook)上部。这样使得夹紧力接近最大值，但只需一个较小的力就可以打开挂锁。根据对挂锁操作过程的描述可知，POINT_1与POINT_6的相对位置对于保证挂锁满足设计要求是非常重要的。因此，在建立和测试模型时，你可以通过改变这两点之间的相对位置来研究它们对设计要求的影响。图2第二章建模总论在本章，你将建立和连接挂锁的各个部件，并同时验证各个部件的建立和连机电产品的虚拟设计与仿真上机实习课件接是否正确。有了正确的模型，你就可以在第三章中在仿真环境下对其进行测试。建造挂锁模型可分为两个基本部分：建造曲柄（pivot）和手柄（handle）建造钩子（hook）和连杆（slider）完成后的图形如图3所示。图3建造曲柄（pivot）和手柄（handle）作为建造模型的初始步骤，你需完成以下操作：1、启动ADAMS/View并建立一个新的数据文件2、设置工作环境3、创建设计点4、建造曲柄（pivot）5、重新命名曲柄（pivot）6、建造手柄（handle）7、用转动副连接各个部件8、模拟模型的运动机电产品的虚拟设计与仿真上机实习课件9、观察参数化的效果启动ADAMS/View并建立一个新的数据文件1、在Welcome对话框中选择Createanewmodel。2、在ModelName栏中键入Latch。3、用鼠标点击OK。设置工作环境操作步骤：1、在Setting菜单中选择Units，将长度单位设置为厘米（cm）。2、点击OK。3、在Setting菜单中选择WorkingGrid,则工作栅格设置对话框就会弹出。4、将工作栅格尺寸设置为25，格距为1。5、点击OK。6、在Setting菜单中选择Icons,弹出Icons设置对话框，将ModelIcons的所有缺省尺寸改为2。7、点击OK。建立设计点ADAMS/View使你能够通过改变设计布局从而迅速地找到可用的最佳机械系统。你可以用点来标识你的设计布局，这样一来，你就可以通过移动点的位置来改变设计布局。点用于空间定位和参数化其它目标。对于几何体的参数化，点是最简单的方法，因为它一次就可以确定重要位置的坐标，然后以此建立模型物体。以后当你优化挂锁模型时，其参数化作用就可以体现出来了。操作步骤：1、点击DynamicPick图标并将你的工作栅格进行放大。用光标框出你想观察的区域。2、敲击鼠标右键打开工具包，点击Point图标。3、按照Table3所列数据放置设计参考点。使用点的缺省设置，即，注意：当放置许多点时，不用重复选择Point图标，只需在图标上双击即可。XYZ1000233032804-102205-1106-65机电产品的虚拟设计与仿真上机实习课件建立曲柄操作步骤：1、用鼠标右键打开工具包,选择工具按钮，把厚度和半径设为1cm。2、用鼠标左键点选Point_1、Point_2和Point_3，点击右键使曲柄闭合。3、将光标放在曲柄上，敲击鼠标右键，菜单弹出，点击Part:Part_1,选择Rename，RenameObject对话框出现，模型名不变，修改物体名称，将Part_1改为Pivot建立手柄操作步骤：1、选择工具Link。2、在Point_3和Point_4之间建立连杆。注意：只有当点的标识出现才表示已把连杆附着到了点上。3、为连杆改名，将Part:Part_3改为handle,其代表图3中的手柄。用转动铰链连接各构件用转动铰链连结两个构件，使一个构件可以相对另一个构件绕它们的公共轴转动。如果把铰链只装到一个构件上,ADAMS/View将把该构件同机架连接起来。每个转动铰链只有一个自由度。机电产品的虚拟设计与仿真上机实习课件在本部分，你要在曲柄和机架之间放置一个转动铰链，使曲柄可以绕机架转动。你还要在曲柄与手柄之间放置一个转动铰链，使它们能够相互转动操作步骤：1、选择RevoluteJoint2、在Point_1处放置一个铰链，看起来应如图所示。3、再次选择RevoluteJoint。在主对话框中，把建造模式改为2Bod-1Loc。选取曲柄、手柄和Point_3。模拟模型的运动在本部分，你要设置模拟运动参数，并通过模拟模型的运动，检验你是否把各个构件和铰链正确地组合到了一起。你要设置模拟结束的时间和输出的步数，ADAMS/View将据此确定你想要模拟多长时间以及你想要输出模拟的幅数。在模拟过程中，手柄相对于曲柄作圆周运动，而曲柄相对于机架作圆周运动。注意，作用于模型的只有重力，因为你没有施加别的作用力。操作步骤：1、选择工具Simulate2、设置模拟结束时间为1秒钟、输出步数为50步，单击SimulateStart3、模拟完毕，模型停留在模拟状态，单击Reset回到模型初始状态观察参数化的作用因为你用点参数化了挂锁模型,所以当你移动点时,与点相关的目标会自动随着变化。例如，移动Point_1，曲柄和铰链随之而动，因为曲柄和铰链建立于该点之上。操作步骤：1、放大Point_1周围区域。2、选择Point_1，向左拖动。曲柄和铰链随Point_1移动。3、点击Undo,回到初始布局。机电产品的虚拟设计与仿真上机实习课件建造钩子和连杆建造你的模型的最后几步是：1、建造钩子和连杆2、用铰链连接各构件3、模型运动仿真4、存储你的数据文件建造钩子和连杆用工具Extrusion你可以很快建造好钩子，拉伸物体（Extrusion）是由截面外形和厚度定义的三维物体。要生成拉伸物体，先用折线定义侧面外形，ADAMS/View将以当前工作平面为中心或沿指定的方向拉伸侧面外形，生成物体。建造钩子操作步骤：1、用鼠标右键打开工具包，选择设置长度为1cm，用鼠标左键按表所列值选取位置，最后敲击鼠标右键使之闭合。注意：有的时候ADAMS/View会捕捉到最近的物体目标而不是捕捉坐标植。要避免这种情况，按住Ctrl键移动光标直到获得想要的坐标值2、当鼠标放在物体上时，会出现对话窗，右键选取其几何外形，这时在拉伸体的各顶点处出现叫做“热点”的小方块。你可以用这些热点修改变拉伸体侧面外形的形状。3、将拉伸体的名字改为hook。建造连杆操作步骤：1、再建两个设计点Point_5和Point_6，位置如表所示。2、在两个新设计点之间建立连杆。在点取之前要见到点的标识出现。机电产品的虚拟设计与仿真上机实习课件3、将连杆改名为slider。用转动铰链连接构件：现在你要再设立三个铰链，构造模式为2Bod-1Loc和NormaltoGrid。用这种方式建立铰链，你先要选取两个构件，再选位置。在下述位置设置铰链：1、手柄与连杆之间的Point_52、连杆与钩子之间的Point_63、钩子与曲柄之间的Point_2模型运动仿真在本部分你要再次进行仿真来检验你是否把各构件和运动铰链正确地连接到了一起。在仿真过程中，手柄、钩子和连杆相对曲柄做圆周运动，而曲柄相对大地做转动。作用在模型上的力只有重力，因为你没有给模型施加别的力。操作步骤：1、点击Simulate图标。2、进行时间为1秒、50步的仿真。3、用Reset回到模型的初始状态。存储你的数据文件用命令SaveDatabaseAs把当前的模型存为ADAMS/View二进制文件,该文件储存了有关你的模型的所有信息。在File菜单中选择SaveDatabaseAs,存文件名为build。第三章测试初始模型总论在本章，你先要为挂锁模型的仿真测试作准备，然后进行测试。仿真测试可使你在仿真环境下快速组装和拆卸测试模型。机电产品的虚拟设计与仿真上机实习课件在本部分结束时你的模型应如图所示。在测试阶段你要完成以下工作：生成地块（GroundBlock）加一个Inplane虚约束加一个拉压弹簧加一个手柄力测试弹簧力角度测试生成一个传感器存储模型模型仿真生成地块（GroundBlock）用工具Box建立地块，代表钩子滑动的平面。在建立地块时，ADAMS/View默认其宽度是长和高中较小者的两倍。你也可以在生成地块前定义它的长、宽、高。操作步骤：1、右键单击打开工具包，选择，把生成方法的NewPart改为OnGround。2、在（-2，1，0）单击鼠标，拖到（-18，-1，0）3、将其改名为ground_block。加一个Inplane虚约束机电产品的虚拟设计与仿真上机实习课件在本部分你要在钩子和地块之间加一个Inplane虚约束代表夹紧运动。Inplane虚约束限制钩子上的一个点，使其只能在地块表面上滑动，钩子可以绕这个点自由转动。你要用“运动副模板”而不是主对话框生成Inplane虚约束，因为“运动副模板”包括了各种各样的运动副，但主对话框只包含常用的一些运动副。操作步骤：1、用工具DynamicPick把钩子末端区域放大。2、在Build菜单中选择Joints,运动副模板出现。3、选择InplaneJointPrimitive，把建立方法设为2Bodies-1Location和PickGeometryFeature。4、用鼠标左键点取钩子和地块。5、在（-12，1，0）点击鼠标左键。6、沿着钩子的内侧面将光标上移直到出现向上的箭头，再点击鼠标左键Inplane虚约束应如下图所示。7、关闭运动副模板8、点击Fit加一个拉压弹簧操作步骤：1、用DynamicTranslate把你的模型向右移,给出增加拉压弹簧的空间。2、选择TranslationalSpring-Damper，在地块与钩子之间建弹簧。3、在弹簧生成对话框中选择K和C。设置K值为800，C值为0.54、点取以下位置放置弹簧：（-14,1,0）（注意一定要取钩子的顶点EXTRUSION_1.V16）和（-23,1,0）5、用ViewFit使模型满屏布置加一个手柄力在本部分你要生成一个合力为80N的手柄力，代表手能施加的合理用力操作步骤：1、主工具箱中选择并在对话框中进行以下操作：a)将仿真时方向改为BodyMoving。b)在特性栏中选择Constant。c)打开力值输入开关，输入80。2、依次选取手柄、手柄末端的标志点位置和（-18，14，0）。机电产品的虚拟设计与仿真上