【正文】 定義動(dòng)臂油 缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP函數(shù)為： STEP(time， 0． 0， 0． 0， 1． 0， 500)+STEP(time， 1， 0． 0， 2， 450)+ STEP(time， 2， 0， 3． 2， 0)+STEP(time， 3． 2， 0， 5， 200)+ 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 STEP(time， 5， 0， 10， 250)+STEP(time， 10， 0， 12， 0)+ STEP(time， 12， 0， 14， 0)+STEP(time， 14， 0， 16， 600) 定義斗桿油缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP 函數(shù)為： STEP(time， 0， 1300， 1． 0,1300)+STEP(time， 1， 0， 2， 400)+ STEP(time， 2， 0， 3． 2， 200)+STEP(time， 3． 2， 0， 5， 0)+ STEP(time， 5， 0， 10， 0)+STEP(time， 10， 0， 12， 0)+ STEP(time， 12， 0， 14， 400)+STEP(time， 14， 0， 16， 200) 定義鏟斗油缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP 函數(shù)為： STEP(time， 0， 614， 1， 614)+STEP(time， 1， 0， 2， 200)+ STEP(time， 2， 0， 3． 2， 200)+STEP(time， 3． 2， 0， 5， 100)+ STEP(time， 5， 0， 10， 114)+STEP(time， 10， 0， 12， 0)+ STEP(time， 12， 0， 14， 690)+STEP(time， 14， 0， 16， 0) 定義回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP函數(shù)為： STEP(time， 0， 0， 1， 0)+STEP(time， 1， 0， 2， 0)+ STEP(time,2， 0， 3． 2,0)+STEP(time， 3． 2， 0， 5， 0)+ STEP(time， 5， 0， 10， 90d)+STEP(time， 10， 0， 12， 0)+ STEP(time， 12， 0， 14， 0)+STEP(time， 14， 0， 16， 90d)
。各個(gè)油缸和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的 STEP函數(shù)的具體設(shè)置如下。因此對于高效挖掘作業(yè)，主要運(yùn)用挖掘機(jī)的復(fù)合動(dòng)作工作方式，一般運(yùn)用兩個(gè)和兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)部件在動(dòng)作，這樣不但可以節(jié)約作業(yè)循環(huán)時(shí)間，還可以提高工作效率。從圖上可以得出最大挖掘半徑、最大挖掘深度、最大挖掘高度等挖掘機(jī)特殊作業(yè)尺寸值。 圖 410 工作裝置的作業(yè)軌跡 在利用標(biāo)記點(diǎn)得到挖掘機(jī)工作范圍后，利用 ADAMS的添加曲線功能獲得挖掘機(jī)的主要作業(yè)尺寸。 圖 47動(dòng)臂油缸函數(shù)曲線 圖 48 斗桿油缸函數(shù)曲線 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 圖 49 鏟斗油缸函數(shù)曲線 在設(shè)置好驅(qū)動(dòng)后，運(yùn)行 ADAMS 軟件的仿真模塊 ADAMS/Solver，進(jìn)行仿真運(yùn)算。對以上所建立的各油缸驅(qū)動(dòng)函數(shù)在 ADAMS 中曲線表示如圖 4圖 4圖 49 所示。各個(gè)油缸的STEP 函數(shù)的具體設(shè)置如下： 定義動(dòng)臂油缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP 函數(shù)為： STEP(time， 0， 0， 5， 500)+STEP(time， 5， 0， 6， 690)+ STEP(time， 6， 0， 10， 0)+STEP(time， 10， 0， 13， 0)+ STEP(time， 13， 0， 16， 690)+STEP(time， 16， 0， 19， 0)+ STEP(time， 19， 0， 22， 0)+STEP(time， 22， 0， 25， 0) 定義斗桿油缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP 函數(shù)為： STEP(time， 0， 1300， 5， 1300)+STEP(time， 5， 0， 6， 0)+ STEP(time， 6， 0， 10， 1000)+STEP(time， 10， 0， 13， 0)+ 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 STEP(time， 13， 0， 16， 0)+STEP(time， 16， 0， 19， 0)+ STEP(time， 19， 0， 22， 1000)+STEP(time， 22， 0， 25， 0) 定義鏟斗油缸上的驅(qū)動(dòng)方程 STEP 函數(shù)為： STEP(time， 0， 614， 5， 614)+STEP(time， 5， 0， 6， 0)+ STEP(time， 6， 0， 10， 0)+STEP(time， 10， 0， 13， 414)+ STEP(time， 13， 0， 16， 0)+STEP(time， 16， 0， 19， 200)+ STEP(time， 19， 0， 22， 0)+STEP(time， 22， 0， 25， 690) 以上 STEP 函數(shù)表述中，各項(xiàng)定義的依據(jù)是挖掘機(jī)各個(gè)油缸的理論行程、仿真過程避免發(fā)生構(gòu)件的干涉原則以及獲得最大工作范 圍原則等。 圖 46齒尖測量點(diǎn)示意圖 對于順序測量，在 ADAMS 中的仿真思路是：對于動(dòng)臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸驅(qū)動(dòng)分別建立不同的 STEP 函數(shù)表示，來調(diào)節(jié)油缸的伸縮行程，以獲得挖掘機(jī)的工作范圍。 各個(gè)液壓油缸間的驅(qū)動(dòng)方程，以 ADAMS 提供的階躍函數(shù) STEP 函數(shù)來表示，其中階躍函數(shù)的設(shè)置格式為： STEP(A， X0， H0， X1， H1) 參數(shù)說明： A — 自變量，可以是時(shí)間或時(shí)間的任意函數(shù) X0 — 自變量的 STEP函數(shù)開始值，可以是常數(shù)或函數(shù)表達(dá)式或設(shè)計(jì)變量； X1 — 自變量的 STEP函數(shù)結(jié)束值，可以是常數(shù)、函數(shù)表達(dá)式或設(shè)計(jì)變量； H0 — STEP函數(shù)的初始值，可以是常數(shù)、設(shè)計(jì)變量或其它函數(shù)表達(dá)式； H1 — STEP函數(shù)的最終值，可以是常數(shù)、設(shè)計(jì)變量 或其它函數(shù)表達(dá)式。 對于反鏟型挖掘機(jī)來說，主要用于挖掘停機(jī)面以下的土壤 (如建筑基坑、溝渠等 )，因此最大挖掘深度和最大挖掘半徑是其主要的作業(yè)尺寸，也是工程設(shè)計(jì)中所要優(yōu)先考慮的設(shè)計(jì)參數(shù)。 對于順序動(dòng)作方式，一般用來檢驗(yàn)挖掘機(jī)的挖掘范圍，測定挖掘機(jī)的主要作業(yè)尺寸：最大挖掘半徑、最大挖掘深度、最大挖掘高度。這種工作方式極大的利用了發(fā)動(dòng)機(jī)及油泵的功率，節(jié)約了工作時(shí)間，極大地提高了工作效率。順序動(dòng)作方式是指在挖掘機(jī) 工作的時(shí)候各個(gè)油缸是依次按順序動(dòng)作收縮或伸出。液壓挖掘機(jī)反鏟工作液壓缸運(yùn)動(dòng)參數(shù)如下：（單位 mm） 動(dòng)臂行程： 690，斗桿行程： 1300，鏟斗行程： 614。 液壓挖掘機(jī)反鏟裝置的幾何位置取決于動(dòng)臂液壓缸的長度、斗桿液壓缸的長度和鏟斗液壓缸的長度。如動(dòng)臂缸收縮到一定位置后不動(dòng)，斗桿缸和鏟斗缸運(yùn)動(dòng)到一定位置，并開始挖掘作業(yè)，然后提升、卸載等運(yùn)動(dòng)。 在運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真中， ADAMS/Solver 只解最少的代數(shù)方程，因此，對于運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真系統(tǒng)的自由度必須為零。對于希望按照一套預(yù)先設(shè)置好的仿真參數(shù)，反復(fù)進(jìn)行仿真分析的場合，使用仿真劇本是比較方便的。交互式仿真分析是最方便和迅速的樣機(jī)仿真分析方法，在進(jìn)行交互式仿真分析時(shí)，只需要輸入仿真類型、仿真分析時(shí)間和輸出仿真結(jié)果的頻率這幾個(gè)參數(shù)，就可以進(jìn)行樣機(jī)仿真分析，初始的仿真分析往往都采用這種方式。 (4) 裝配分析 (Assemble)：用于發(fā)現(xiàn)糾正在裝配和操作過程中的錯(cuò)誤連接，以及不恰 當(dāng)?shù)某跏紬l件。 (2) 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 (Kinematic)：通過求解一系列代數(shù)方程，仿真分析自由度等于零、有確定運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。模型沒有多余約束，檢驗(yàn)正確。例如檢查建好的挖掘機(jī)樣機(jī)模型， ADAMS 顯示的檢測結(jié)果如圖 44 所示。在 Tools 菜單中選擇 Model Verify 命令 顯示信息窗可以得到模型的重要信息，包括移動(dòng)的零件和運(yùn)動(dòng)副的數(shù)量，同時(shí)也列出模型的自由度數(shù)，并說明模型是否合理。 這樣，挖掘機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型基本建立，如圖 43 所示。 在施加力時(shí)，需要指明力作用的零件和作用點(diǎn)，以及力的大小和方向。 運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)和點(diǎn)運(yùn)動(dòng)定義的運(yùn)動(dòng)可以是恒速運(yùn)動(dòng)，也可以通過函數(shù)生成器定義關(guān)于時(shí)間的函數(shù)，從而定義復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)也可以添加到運(yùn)動(dòng)副上。 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)：定義兩個(gè)零件的相對運(yùn)動(dòng)。但只能對移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副或圓柱副添加運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)。 (3)運(yùn)動(dòng)約束 運(yùn)動(dòng)約束定義零件運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間變化的函數(shù)。液壓缸的運(yùn)動(dòng)約束是沿液壓缸軸線方向的直線運(yùn)動(dòng)。簡單運(yùn)動(dòng)副用來表示具有相互作用的物理運(yùn)動(dòng)副，它所聯(lián)接的兩個(gè)零件可以是剛體、柔性體或質(zhì)點(diǎn)。 4．添加約束 ADAMS/View 提供了 3 中類型的約束；運(yùn)動(dòng)副約束、基本約束和運(yùn)動(dòng)約束。為了更明顯地區(qū) 分不同零件，我們可以修改零件的顏色。 圖 42 導(dǎo)入的模型 虛擬樣機(jī)的建立 1．布爾運(yùn)算 為減少仿真的運(yùn)算工作量 (即減少固定副的數(shù)目 )，可以對輸入的模型進(jìn)行布課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣 賞 爾運(yùn)算，將固連在一起的零件合并為一個(gè)構(gòu)件。然后，在 ADAMS/View 中導(dǎo)入該文件， Parasolid 格式模型，可以進(jìn)行布爾計(jì)算，可以直接結(jié)算構(gòu)件的質(zhì)量信息，可以捕捉到模型的幾何特征，如圓心、頂點(diǎn)等信息，這些對于后面的建立運(yùn)動(dòng)副、柔性連接等都很方便。 為了保證模型傳遞傳遞到 ADAMS 后單位保持一致，在 PRO/E 里要把單位設(shè)置成 mmKs。 圖 41 PRO/E 傳遞數(shù)據(jù)到 ADAMS (2) Pro/E 與 ADAMS 之間的專用接口 Mechanism/Pro Mechanism/Pro 是連接 Pro/E 與 ADAMS 之間的橋梁，二者采用無縫連接的方式，所以 Pro/E 用戶可以在其熟悉的 CAD 環(huán)境中建立三維機(jī)械系統(tǒng)模型，在 Pro/E 環(huán)境下定義剛體和施加約束，并對運(yùn)動(dòng)性能進(jìn)行仿真分析。從圖可以看出：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換文件只是一個(gè)“ 形式”，重要的是系統(tǒng)提供的處理器，如果兩個(gè)系統(tǒng)的處理器相互間不能完全識(shí)別所產(chǎn)生的文件，那么數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換就會(huì)出現(xiàn)問題。 從 Pro/E 到 ADAMS 的圖形文件傳遞可以通過兩種方法進(jìn)行：一種是將 Pro/E 創(chuàng)建的模型存儲(chǔ)為中性文件格式，然后通過 ADAMS 的圖形數(shù)據(jù)傳遞接口ADAMS/Exchange 實(shí) 現(xiàn) 導(dǎo) 人 ； 另 一 種 是 使 用 Pro/E 和 ADAMS 的專用接口MECHANISM/Pro，將 Pro/E 創(chuàng)建的模型存儲(chǔ)為 ADAMS 的 *． cmd 或 *． adm 格式，完成模型傳遞。 仿真模型的導(dǎo)入 在 ADAMS 中模型的建立通常有兩種方法：一種是使用 ADAMS/View 中的零件庫創(chuàng)建模型；另一種方法是使用 ADAMS/Exchange 模塊從其他 CAD 軟件導(dǎo)入模型。同時(shí)其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)工具平臺(tái)。 ADAMS 軟件由基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊、專業(yè)領(lǐng)域模塊及工具箱 5 類模塊組成。裝配好后的整機(jī)模型如圖 312 所示。因此本文采用虛擬裝配方式。同時(shí)由于裝配要引用所有部件，需要占用較大的內(nèi)存空間，因而影響裝配速度。多組件裝配模式是將部件的所有數(shù)據(jù)復(fù)制到裝配體中，裝配體中的部件與所引用的部件不具有關(guān)聯(lián)性。從零件文件中生成各種零件，無需重新構(gòu)造，可以對零件產(chǎn)生細(xì)小的變化而無需用關(guān)系改變模型。除了可以在“ 族表 DONG BI”對話框中編輯新的實(shí)例外，還可以在 Excel 表格中直接添加新的實(shí)例，單擊“ 族表 DONG BI”對話框中的“用 Excel 編輯當(dāng)前表” 命令 ，系統(tǒng)打開 Excel，如圖 311 所示。 a） b） 圖 39 然后單擊“ 預(yù)覽” 命令，系統(tǒng)打開“ 預(yù)覽”對話框，顯示該實(shí)例的預(yù)覽結(jié)果，如圖 310 所示。 圖 37 單擊“族表 DONG BI”對話框“在所選行處插入新的實(shí)例” 命令，添加后如圖 38 所示。 圖 35 單擊“工具”命令，系統(tǒng)打開“族表 DONG BI”對話框如圖 36 所示。把零件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，既省時(shí)又省力，從零件文件中生成各種零件，無需重新構(gòu)造，可以對零件產(chǎn)生細(xì)小的變化而無需用關(guān)系改變模型。 族表（ Family Table）可以復(fù)出許多相似的零件，以編輯表格的方式產(chǎn)生一系列的零件。國內(nèi)外對于參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究已較為成熟，參數(shù)化設(shè)計(jì)方法也有很多，比如基于繪圖過程的參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于裝配的參數(shù)化 設(shè)計(jì)、基于特征的圖素拼合參數(shù)化設(shè)計(jì)、基于變型設(shè)計(jì)的參數(shù)化等等。其他主要零部件還包括斗桿、鏟斗等。 建模過程 對液壓挖掘機(jī)反鏟工作裝置的零件進(jìn)行三維實(shí)體造型幾乎要用到 Pro/E 中常用的操作方法 ,如拉伸、旋轉(zhuǎn)、切割、倒角以及圓角等常用命令。 正因?yàn)楣ぷ餮b置結(jié)構(gòu)上的相似性，為工作裝置的參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了可能。 2． 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)