【正文】 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 48 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 49 結(jié)論與展。 瓢蟲(chóng) 玩具在 Adams 中運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程圖： 仿真圖 417 仿真圖 418 仿真圖 419 仿真圖 420 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 47 仿真圖 421 仿真圖 432 仿真圖 423 仿真圖 424 仿真圖 425 仿真圖 436 瓢蟲(chóng) 玩具通過(guò)參數(shù)的調(diào)節(jié)和個(gè)系數(shù)的變化，完成了其在虛擬仿真運(yùn)動(dòng)。 單擊 OK 按鈕，則顯示出彈簧力的測(cè)量結(jié)果如圖 416 所示 圖 415 彈簧對(duì)話(huà)框 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 46 圖 416 彈簧結(jié)果 對(duì)圖像進(jìn)行分析可以看出彈簧 在三次翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中有三次 處在拉伸狀態(tài)，說(shuō)明 瓢蟲(chóng)在運(yùn)動(dòng)中 實(shí)現(xiàn) 了 實(shí)際的先拉伸后恢復(fù)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 彈簧彈力的測(cè)量可以表現(xiàn)出 支撐板、連桿、凸輪機(jī)構(gòu)是否按規(guī)定運(yùn)動(dòng)。 瓢蟲(chóng) 玩具在運(yùn)動(dòng)仿真過(guò)程中其中一個(gè)運(yùn)動(dòng)為玩具 支撐板 慢慢從地面 將玩具支撐 起來(lái)，最后 翻轉(zhuǎn) 360176。 圖 413 仿真模型 步驟 1 步驟 2 步驟 3 參數(shù)設(shè)定 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 44 播放仿真過(guò)程 對(duì)模型進(jìn)行仿真后，可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)播放 (Animation)來(lái)觀看仿真過(guò)程，如圖 414 所示： 圖 414 動(dòng)畫(huà)控制界面 在 Main Toolbox 中單擊 Animation 工具按鈕 ，展開(kāi)選項(xiàng)區(qū)； 通 過(guò) 單 擊 Animation ： Forward , Animation : Reverse , Animation :Reset to Start 等，以及 Step Forward 和 Step Backward 等工具按鈕來(lái)控制動(dòng)畫(huà)的播放； 還可以選中 Loop 對(duì)動(dòng)畫(huà)進(jìn)行循環(huán)播放。 選擇 End Time 并將其值設(shè)置為 ，選擇 Steps并將其值設(shè)置為 100。瓢蟲(chóng)繼續(xù)行走 。 圖 411 零件模型圖 碰撞約束創(chuàng)建步驟： 操作 ，出現(xiàn)圖 412 的操作界面 在 l solid(s) 文本框中填入 BOX_30 在 j solid(S) 文本框中填入 SOLID12 單擊 OK 按鈕，創(chuàng)建完成 碰撞約束創(chuàng)建完成后，其中的碰撞的彈性系統(tǒng)、剛度、靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)等個(gè)參數(shù)為系統(tǒng)的默認(rèn)值。 轉(zhuǎn)動(dòng)副 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 40 圖 410 彈簧 參數(shù)修改對(duì)話(huà)框 在【 Edit】中選擇【 Modify】，然后在列表中選擇【 spring_1】 ,既可以修改彈簧的其他參數(shù)，如力。 圖 49 零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 點(diǎn)擊彈簧，然后右鍵選擇【 modify】，出現(xiàn)圖 4110 對(duì)話(huà)框。 圖 47 單擊圖 47 中的轉(zhuǎn)動(dòng)副，選擇要?jiǎng)?chuàng)建的零件，由前面的分析可知 發(fā) 條軸與發(fā)條盒的關(guān)系是相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以選擇發(fā)條軸，再選擇發(fā)條盒，最后選擇旋轉(zhuǎn)動(dòng)副 驅(qū)動(dòng) 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 39 轉(zhuǎn)中心 點(diǎn)就創(chuàng)建完成。 模型重命名的步驟： 打開(kāi) Adams 操作界面，右擊 外殼 選中 Rename,如下圖 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 37 或進(jìn)入 Adams 操作界面，單擊【 Tools 】 /【 Database Navigator】 /【 Rename】，改名后單擊【 apply】，如圖 45 圖 45 重命名對(duì)話(huà)框 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 38 Adams 中的約束具有限制零件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和代表“理想化”的聯(lián)接等特點(diǎn)。 得到如圖322 裝配圖 322 然后添加支撐板和連桿，連桿前端叉內(nèi)平面與發(fā)條軸的配合為相切 ，得到如圖 323 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 32 裝配圖 324 然后依次添加剩余零件 ，得到如圖 325 裝配圖 325 最后 添加外殼零件 ，全部裝配完如圖 326 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 33 裝配圖 332 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 34 基于 Adams 的 瓢蟲(chóng) 玩具的仿真 裝配圖導(dǎo)入 Adams 的一般步驟： 在 SOLIDWORKS 總裝配圖中單擊 【另存為】 命令，如圖 41 出現(xiàn) Parasolid對(duì)話(huà)框，選中裝配 體后單擊【確定】 圖 41 然后找到剛才保存的 文件， 將剛另存為的 .x_t 格式的 SW 文件修改為 .xmt_txt 格式。 裝配圖 320 然后添加發(fā)條盒，其底面與底板中的發(fā)條盒槽內(nèi)面重合 ，在 選擇配合中選擇重合配合， 如圖 321 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 31 裝配圖 321 裝配 發(fā)條盒 后， 然后添加發(fā)條軸、輪軸及輪子等零件進(jìn)行裝配 。通常情況下，選取的第一個(gè)對(duì)象的位置和姿勢(shì)保持不變，其他對(duì)象相對(duì)于第一個(gè)進(jìn)行調(diào)整。在整個(gè)裝配過(guò)程中運(yùn)用了裝配、角度、平行、相切等裝配方式。例如，首先創(chuàng)建幾個(gè)主要部件模型，再將其裝配在一起，然后在裝配中設(shè)計(jì)其他部件，即為混合裝配。 自底向上裝配，是指首先創(chuàng)建零部件模型，在組合成子裝配，最后生成裝配部件的裝配方法。 圖 319 瓢蟲(chóng)玩具的底面模型 玩具的零件裝配 根據(jù)裝配體和零件之間的應(yīng)用關(guān)系，可以有 3 中創(chuàng)建裝配體 的方法，即自頂向下裝配、自底向上裝配和混合裝配。 在瓢蟲(chóng)玩具底面的建模過(guò)程中，先建立草圖特征，然后在拉伸后的平面上建立各個(gè)特征模型的輪廓，再進(jìn)行拉伸或者切除等操作。 其特征是指可以用參數(shù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)體模型，是一個(gè)實(shí)體或者零件的具體構(gòu)成之一，對(duì)應(yīng)一形狀，具有工程上的意義；因此這里的基于特征就是零件模型是由各種特征生 成的，零件的設(shè)計(jì)其實(shí)就是各種特征的疊加。 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 28 圖 317 抽殼操作樹(shù) 最后得到的曲面外殼如圖 318 所示。 圖 316 放樣后的去面實(shí)體 然后 進(jìn)行抽殼操作，設(shè)定外殼厚度為 。每個(gè)新基準(zhǔn)面的引導(dǎo)線如圖 315 所示。我們將曲線分割成若干段，然后以每個(gè)分割點(diǎn)為基準(zhǔn) 建立垂直于底面的基準(zhǔn)面，如圖 314. 圖 314 建立新的基準(zhǔn)面 建立新的基準(zhǔn)面，是為了建立新的樣條曲線作為放樣曲面的引導(dǎo)線。 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 26 圖 312 放樣的生成 在瓢蟲(chóng)玩具曲面外殼的建模中，分為兩個(gè)步驟： （ 1） 用放樣的方法建立曲面實(shí)體 （ 2）用抽殼方法建立有一定厚度的曲面外殼 在建立曲面實(shí)體的過(guò)程中，首先建立兩條樣條曲線，它們分別位于兩個(gè)互相垂直的平面上，如圖 313 所示。 (8)如果要使用引導(dǎo)線控制放樣曲面，在 “ 引導(dǎo)線 ” 一欄 中單擊圖標(biāo)右側(cè)的顯示框，然后在圖形區(qū)域中選擇引導(dǎo)線。 (6)單擊上移按鈕或下移按鈕來(lái)改變輪廓的順序，此項(xiàng)操作只針對(duì)兩個(gè)輪廓以上的放樣特征。 （ 4)單擊 “ 曲面 ” 工具欄上的 (放樣曲面 )按鈕，或選擇菜單欄中的 “ 插入 ” “ 曲面 ” “ 放樣曲面 ” 命令。這兩個(gè)基準(zhǔn)面不一定平行 。 圖 311 “ 引導(dǎo)線 ” 面板 如果要放樣曲面，可以采用下面的操作： (1)在一個(gè)基準(zhǔn)面上繪制放樣別扭輪廓。 “ 方向向量 ” 放樣與所選的邊線或軸相切，或與所選基準(zhǔn)面的法線相切。其中： “ 無(wú) ” 不應(yīng)用相切。如要清除所有選擇重新開(kāi)始，請(qǐng)?jiān)趫D形區(qū)域中單擊鼠標(biāo)右鍵，選取清除選擇，然后再試一次。這時(shí)可以利用上移 或下移 按鈕來(lái)重新安排輪廓。離選擇點(diǎn)最近的頂點(diǎn)用來(lái)連接輪廓。放樣曲面的屬性是在如圖 39 所示 “ 曲面 放樣 ”P(pán)ropertyManager 設(shè)計(jì)樹(shù)中定義的 。 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 23 圖 38 瓢蟲(chóng) 玩具的實(shí)際尺寸圖 曲面 建模技術(shù) 曲面建模的方法很多， 這次建模過(guò)程中主要應(yīng)用了放樣曲面建模方法。通過(guò)實(shí)際兩點(diǎn)（好測(cè)量）如圖 37 中 A、 B 兩點(diǎn)的距離除以 CAD 中這兩點(diǎn)的距離算出比例值。 偏心輪 凸輪 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 21 圖 36 內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)關(guān)系圖 玩具外殼內(nèi)部尺寸定位 在對(duì) 瓢蟲(chóng) 玩具外殼內(nèi)的一些孔、槽等結(jié)構(gòu)的定位很難用一般的測(cè)繪方法準(zhǔn)確確定，但外殼內(nèi)尺寸的準(zhǔn)確定位對(duì)最后零件的裝配起著決定性的作用。 如圖 34. 發(fā)條盒 彈簧 底板 凸輪 連桿 支撐板 橢圓框 偏心輪 發(fā)條軸 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 19 圖 34 零件結(jié)構(gòu)關(guān)系圖 拆掉齒輪箱后得到如圖 35 發(fā)條盒 ， 發(fā)條軸上固定了偏心輪、凸輪 。 如圖 33. 圖 33 零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 在 瓢蟲(chóng) 玩具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中， 發(fā)條軸上的偏心輪與橢圓框接觸。如圖 32. 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 18 圖 32 零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 拆卸外殼得到 瓢蟲(chóng)玩具的內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)圖如 33，外殼之間通過(guò)螺釘固定為一體。偏心輪的轉(zhuǎn)動(dòng)引起橢圓框的運(yùn)動(dòng)，從而使得瓢蟲(chóng)自行轉(zhuǎn)向。 武漢工業(yè)學(xué)院 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) . 17 基于 SOLIDWORKS 的 瓢蟲(chóng) 玩具的三維幾何建模 玩具的拆卸、測(cè) 繪 在 瓢蟲(chóng) 玩具的虛擬仿真研究過(guò)程中，由于零件之間存在著各種相對(duì)關(guān)系，需要對(duì)玩具進(jìn)行拆卸，分析出其拆卸零件與相連接零件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系并測(cè)繪出其零件的尺寸。 支持同大多數(shù) CAD、 FEA 和控制設(shè)計(jì)軟件包之間的雙向通訊。 自動(dòng)輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線，仿真結(jié)果顯示為動(dòng)畫(huà)和曲線圖形。 具有一個(gè)強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)供用戶(hù)自定義力和運(yùn)動(dòng)發(fā)生器 。 具有先進(jìn)的數(shù)值分析技術(shù)和強(qiáng)有力的求解器，使求解快速、準(zhǔn)確。 ADAMS 軟件的特點(diǎn)如下： 利用交互式圖形環(huán)境和零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù)建立機(jī)械系統(tǒng)三維參數(shù)化模型。經(jīng)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模型易于生成和使用，不僅適用于部件裝配，也適用于系統(tǒng)裝配中。以前復(fù)雜模型的建立依賴(lài)于零部件的詳細(xì)幾何、物理屬性，以及物理特性。 虛擬樣機(jī)功能的巨大發(fā)展歸功于 MDI 公司與 MTS 系統(tǒng)公司共同開(kāi)發(fā)的EDM(Empirical Dynamics Models)經(jīng)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)模塊。相反，許多虛擬樣機(jī)的測(cè)試卻因采用不同的軟件工具而只能得到某些指定的參數(shù)而丟失了一些重要的有依賴(lài)關(guān)系的性能參數(shù)。 ADAMS 軟件將強(qiáng)大的分析求解功能與使用方便的用戶(hù)界面相結(jié)合，使該軟件使用起來(lái)既直觀又方便，還可用戶(hù)專(zhuān)門(mén)化。 ADAMS 全仿真軟件包是一個(gè)功能強(qiáng)大的建模和仿真環(huán)境，它可以對(duì)任 何機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真、細(xì)化及優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)用范圍從汽車(chē)、火車(chē)、航空航天器一直到盒式錄像機(jī)等。用戶(hù)不僅可以采用通用模塊對(duì)一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，而且可以采用專(zhuān)用模塊針對(duì)特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。本書(shū)將以 Windows 2020 版的 ADAMS 為藍(lán)本進(jìn)行介紹。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開(kāi)發(fā)工具，其開(kāi)放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶(hù)進(jìn)行特殊類(lèi)型虛擬樣機(jī)分析的二次開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)。 ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。根據(jù) 1999 年機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析軟件國(guó)際市場(chǎng)份額的統(tǒng)計(jì)資料， ADAMS 軟件銷(xiāo)售總額近八千萬(wàn)美元、占據(jù)了 51%的份額。 ADAMS 簡(jiǎn)介 ADAMS，即機(jī)械系統(tǒng) 動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析 (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，該軟件是美國(guó) MDI 公司 (Mechanical