【正文】 ISIGHT 的航空飛行器夾緊機(jī)構(gòu)聯(lián)合仿真與優(yōu)化 (二 ) 設(shè)計任務(wù) 800N 的夾緊力； 80N； ； ，夾緊機(jī)構(gòu)的安全可靠； (三 ) 完成情況 1. 建立了夾緊機(jī)構(gòu)的 ADAMS 模型，完成了對各個鉸接點位置參數(shù)的設(shè)計。之后在 ADAMS 中參數(shù)化模型，初步優(yōu)化，得到變量 DV_4，DV_6， DV_8對彈簧力的影響最大，因此對上述點最優(yōu)化，得到最優(yōu)夾緊力為 1024N及最優(yōu)參數(shù)。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計）的全部或部分內(nèi)容。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 重慶大學(xué) 《機(jī)械原理》課程設(shè)計 摘要 IV 摘 要 利用 ADAMS與 ISIGHT軟件對飛行器加緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合仿真與優(yōu)化，能夠快速準(zhǔn)確的到理想條件下的最佳夾緊力、最優(yōu)參數(shù)。但結(jié)果并不讓人滿意，通過查閱文獻(xiàn)，將 ISIGHT結(jié)合 ADAMS進(jìn)行多體運動學(xué)仿真方法，第一次嘗試由于文獻(xiàn)中操作繁瑣難以成功，被迫放棄另尋出路，吸取第一次經(jīng)驗，在第二次成功將 ISIGHT與 ADAMS結(jié)合，用連續(xù)二次規(guī)劃法（ NLPQL）算法得到最優(yōu)夾緊力 及最優(yōu)參數(shù)。 2. 完成了初始設(shè)計值下模型的運動分析和力分析。 。 第四章介紹了最優(yōu)化設(shè)計方案 第五章介紹了多體動力學(xué)優(yōu)化方案。當(dāng)節(jié)點 19 處 于節(jié)點 19_2和節(jié)點 3 的連線時，夾緊力達(dá)到最大值。 設(shè)置工作工作環(huán)境 在 Setting 菜單中選擇 Units 將長度單位設(shè)置為厘米（ cm），點擊 ok。 按照下表所列數(shù)據(jù)放置設(shè)計參考點。重命名為 Pivot。結(jié)果如下圖。 (7)用轉(zhuǎn)動鉸鏈連接構(gòu)件 用步驟 d(3)相同的方法在下述位置設(shè)置鉸鏈：手柄與連桿之間的 Point_8，連桿與鉤子之間的 Point_9，鉤子與曲柄之間的 Point_2。 加 Inplane 虛擬約束 在 connectors 欄下選擇 Inplane Joint Primitive 把建立方法設(shè)為 2 Bodies1 Location 和 Pick Geometry Feature。在彈簧生成對話框中選擇 k 和 c 并設(shè)置 k 值為 800， c 值為 。 (2)依次選取手柄、手柄末端的標(biāo)志點、位置 (18， 14， 0)。如下圖所示得到彈簧力變化曲線。 (4) 按表第一行所列選擇標(biāo)識，圖例見圖 。 (2)依照下圖完成對話框，選擇 OK。 在模擬過程中， 。 (2)設(shè)置 File Type 為 Test Data。顯示出建立圖表可以選用的結(jié)果數(shù)據(jù)。在圖表生成器中選擇 MEA_2 作為 y 軸數(shù)據(jù)。 建立仿真數(shù)據(jù)曲線圖 用同樣的方法，在 Simulation 欄選擇 Last_run，建立以角度為橫軸，彈簧力為縱軸的曲線，將圖例名稱改為 Virtual Test Data 最終得到下圖。之間實際曲線產(chǎn)生了波動。 圖 夾緊機(jī)構(gòu)的參數(shù)化模型 細(xì)化模型 建立設(shè)計變量 (1) 進(jìn)入 Table Editor 窗口，選擇 POINT_1 的 Loc_x 單元。 (3) 同樣方法將 POINT_ POINT_ POINT_1 POINT_19_2 的 x、 y 坐標(biāo)參數(shù)化。表示范圍設(shè)置是絕對值或相對百分?jǐn)?shù)。 調(diào)試設(shè)計變量 (1) 在 Build 菜單中依次選擇 Design Variable→Modify 。 (5) 進(jìn)行一次 秒 100 步的仿真。 Design Evaluation 對話框出現(xiàn)。五種曲線對應(yīng)五種不同方案下圖所示分別顯示了這種變化。從這張變我們可以看出變量 DV_4， DV_6， DV_8 對彈簧力的影響最大。用 DV_4， DV_6，DV_8 這三個設(shè)計變量作為最優(yōu)化設(shè)計的變量，以彈簧力最大為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計。參照上表設(shè)置最大值和最小值。進(jìn)行優(yōu)化之前先顯示彈簧力的測量窗口。注意到夾緊力就是彈簧力的負(fù)值，所以這里目標(biāo)定為最小的彈簧力。 最優(yōu)化的結(jié)果 運行 Design Study 進(jìn)行最 優(yōu)化設(shè)計后得到每次實驗每個變量的值，最后得到最大的夾緊力為 。 五 多體動力學(xué)優(yōu)化分析 通過利用 ADAMS 優(yōu)化得到的夾緊力并非最大，采用多體動力學(xué)優(yōu)化可以得到更優(yōu)的結(jié)果。通過充分利用各個學(xué)科 (子系統(tǒng) )之間相互作用所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)，獲得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解。集成化就是能夠?qū)⒍鄬W(xué)科代碼集成并使流 程自動化，提供實時監(jiān)控和后處理功能，幫助數(shù)據(jù)分析。 重慶大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計 基于 ADAMS 與 ISIGHT 的航空飛行器夾緊機(jī)構(gòu)聯(lián)合仿真與優(yōu)化 22 方案一 動力學(xué)模型的建立 這部分在上述 ADAMS 中已經(jīng)完成。 (3) 在 Files 下的 Input Souces 選擇 In Model添加 文件， (4) 在主菜單單擊運行 ， 完 成 ADAMS 與 ISIGHT 的連接。 (3) 點擊 運行， isight 調(diào)用 adams 運行 101 次后得出下表。 c. ISIGHT 軟件中的一些環(huán)境變量設(shè)置不是很清楚。 由于 ISIGHT 已經(jīng)對 ADAMS 配置了插件，所以只要找到正確的使用方法就可以減少工作量，同時避免出錯。 接下來在 ADAMS 中安裝 ISIGHT 插件。 在 ISIGHT 界面中拖動 ADAMS 插件到 Sinflow 中，如圖所示。在 Option欄下設(shè)置 Path to ADAMS ADAMS安裝目錄下程序啟動文件所在的地址，在 General欄下點擊 Browse選擇夾緊機(jī)構(gòu)的 ADAMS的模型文件，這時將會自動啟動 ADAMS 進(jìn)入 ADAMS 界面。從而 ADAMS 文件中的變量向 ISIGHT 中映像成功。 最后選擇 SPRING_FORCE 為優(yōu)化目標(biāo)，選擇最小。而 ADAMS 運行得到的結(jié)果是 DV_DV_ DV_8 這 3 個變量對夾緊力影響最大，這和 ISIGHT 得到的結(jié)果有所不同，這是因為 ADAMS 只研究單個變量對夾緊力的敏感程度，而沒有研究兩個變量共同作用下的對夾緊力的靈敏度。每一內(nèi)優(yōu)化算法都適應(yīng)不同的問題，只有對優(yōu)化算法十分熟悉才可以重慶大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計 基于 ADAMS 與 ISIGHT 的航空飛行器夾緊機(jī)構(gòu)聯(lián)合仿真與優(yōu)化 30 選擇出適當(dāng)?shù)乃惴?。否則，對每一個非實數(shù)型參數(shù)尋找一個最近的設(shè)計點，該點滿足非實數(shù)型參數(shù)的限制條件。 NLPQL用來解決帶有約束的非線性數(shù)學(xué)規(guī)劃問題，并假設(shè)目 標(biāo)函數(shù)和約束條件是連續(xù)可微的。這個技 術(shù)最主要的優(yōu)點是容易 和一個非常健壯的算法一起使用。 2. 將優(yōu)化選擇 NLPQL，在 Variables 欄中勾選設(shè)計變量 DV_1~DV_10，分別根據(jù)設(shè)計要求設(shè)置每個變量的變動范圍。 5. 運行了 521 步后， SIGHT 軟件調(diào)用 ADAMS 進(jìn)行了 521 次仿真，這是僅僅使用ADAMS 軟件所不能實現(xiàn)的，也體現(xiàn)了 ISIGHT 智能、自動化、可視化的優(yōu)勢。 Optimum design point: Run = 409 Objective = DV_1 = DV_10 = DV_2 = DV_3 = DV_4 = DV_5 = DV_6 = DV_7 = DV_8 = DV_9 = OBJECTIVE_1 = 將每次的夾緊力的大小隨實驗次數(shù)的變化繪制出下圖，可以看出，在 1900 左右達(dá)到最大。 1 6 0 01 4 0 01 2 0 01 0 0 08 0 06 0 04 0 02 0 000 50 100 150 200OBJECTIVE_4O B J E C T I V E _ 4Se r ie s 1 結(jié)果分析與評價 本文利用了兩種優(yōu)化算法同時進(jìn)行仿真優(yōu)化，得到的結(jié)果不同，我們發(fā)現(xiàn)采用連續(xù)二次規(guī)劃法（ NLPQL）得到的結(jié)果更優(yōu)，同時在實驗過程中，通過改變變量的變動范圍，對結(jié)果也有很大的影響，如何確定每個變量的范圍，值得進(jìn)一步探討。 本次設(shè)計未考慮所夾的物體所能承受的最大的力，如果夾緊機(jī)構(gòu)自鎖產(chǎn)生的力過大，就會導(dǎo)致被夾的物體發(fā)生變形或損壞，二機(jī)構(gòu)本身的強(qiáng)度不夠也會導(dǎo)致機(jī)構(gòu)發(fā)生斷裂等危險。逐漸對 ADAMS 從陌生到熟悉，對科研過程從盲目到稍有頭緒。找到了問題的突破口于是就查找到了相關(guān)的更多文獻(xiàn)，更多的信息。通過對問題的進(jìn)一步分析，我們對論文中的方法和結(jié)果產(chǎn)生的懷疑。 到目前為止，機(jī)械原理課程基本結(jié)束了，通過做這個項目、課堂的學(xué)習(xí)我學(xué)到 了很多，也知道了自己的力量是有限，思維也是狹窄的，只有與人分享、和團(tuán)隊里的其他人一起探討研究，才能有更大的提高。 [2] 馬闖，吳洪濤，谷坷，基于 ADAMS 的夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，機(jī)械制造與研究， [3] 李云， 基于 ADAMS 的夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，新技術(shù)新工藝， [4] 侯衍勇，基于 ADAMS 的夾緊機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)仿真分析和優(yōu)化設(shè)計，科技向?qū)В? [5] 李慶國，曾慶良，范文慧，多體動力學(xué)優(yōu)化方法，煤礦機(jī)電 [6] 趙懷瑞， ISIGHT 工程優(yōu)化 實例分析， [7] 耿建光，李隆春， ISIGHT 中的過程集成與設(shè)計自動化，北京航空航天大學(xué) ， [8] 洪鵑，孫成通，基于 ISIGHT 的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化技術(shù)研究，臨沂師范學(xué)院學(xué)報， 。雖然是由三人分別完成，但在寫作過程中，都是 3 人共同討論、修改，最終定稿。 最后，通過對實驗結(jié)果的分析，我們發(fā)現(xiàn)問題并沒有真正的解決，雖然是一個看似簡單的夾緊機(jī)構(gòu)，卻存在很多更深層次的問題值得我們探討、研究，而這些問題也是依靠現(xiàn)有的知識所無法解釋、無法解決的，例如優(yōu)化算法的選擇、變量范圍對結(jié)果的影響等。 首先我們按照論文中的方案進(jìn)行，在一次次失敗后我們依然沒有放棄，最終功夫不負(fù)有心人，成功地得到了想要的結(jié)果。 在 ADAMS 仿真與優(yōu)化做完后，我們并不滿足于現(xiàn)有的結(jié)果，世上難以出現(xiàn)最好，只能是更好。 總結(jié)及心得體會 通過查閱資料，老師講解，閱讀教程，我們順利完成了航空飛行器夾緊機(jī)構(gòu)模型建立以及初步優(yōu)化工作，最優(yōu)化設(shè)計以及多體動力學(xué)分析將會在第三次報告中體現(xiàn)。 參考文獻(xiàn) [8]中將夾緊力優(yōu)化到了 2500N，但是 我們發(fā)現(xiàn)這個結(jié)果是有待商榷的。