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弹簧挂锁adams小结 |
分类: 工程软件 |
现在要做个运动仿真,开始还想用matlab裸编程实现,有点小复杂,突然发现用ADAMS已经绰绰有余,想到当年学ADAMS时的大作业,实际上是ADAMS的入门练习,用到了大部分常用的运动仿真功能,可以作为一个总结,使用时可以用来提醒、查看。
大作业:弹簧挂锁的设计
1、设计任务
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建立弹簧挂锁模型,并进行仿真,其物理模型下图所示。
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。
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。
2、建模
1、 启动ADAMS/View并建立一个新的数据文件
在Welcome对话框中选择Create a new model,在Model Name栏中键入Latch,用鼠标点击OK。
2、熟识ADAMS/View的界面
3、设置工作环境
选择菜单栏的Setting选择Units,将长度单位设置为厘米,点击ok确认;在Setting菜单中选择Working Grid,则工作栅格设置对话框就会弹出,将工作栅格尺寸设置为25,格距为1;在Setting菜单中选择Icons,弹出Icons设置对话框,将Model Icons 的所有缺省尺寸改为2。
4、创建设计点
用鼠标右键点击主工具箱的图标,选择
,点击point table按钮建立如下的四个点:
5、建造曲柄(pivot)
建立曲柄及手柄: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。用鼠标左键点选Point_1、Point_2和Point_3,点击右键使曲柄闭合。并重命名为pivot。
6、 建造手柄(handle)
选择工具Link,在Point_3和Point_4之间建立连杆。并重命名为handle。
7、 用转动副连接各个部件
用revolute joint连接各构件:分别在Point_1 、Point_3处放置一个铰链。
8、模拟模型的运动
选择Simulate观察结束时间为1s、输出步数为50步的运动。
9、建造钩子(hook)和连杆(slider)
用鼠标右键打开工具包,选择设置长度为1cm,用鼠标左键按下表所列值选取位置,最后敲击鼠标右键使之闭合。命名为hook。
建立Point_5(-1,10,0)、Point_6(-6,5,0),并用连杆工具连接,命名为slider。
10.连接构件
用转动铰链连接,手柄与连杆之间的Point_5,连杆与钩子之间的Point_6,钩子与曲柄之间的Point_2。
3、测试初始模型
1、生成地块。用工具Box建立地块,生成方法New Part改为On Ground,将鼠标重(-2,1,0)拖到(-18,-1,0),重命名为ground_block。
2、加一个Inplane虚约束。选择Inplane Joint Primitive,把建立方法设为2 Bodies-1 Location和Pick Geometry Feature,在(-12,1,0)点击鼠标左键,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
3、加拉压弹簧和手柄力。选择Translational Spring-Damper中的弹簧,设置K值为800,C值为0.5,从(-14,1,0)至(-23,1,0)放置弹簧;选中力后将仿真时力的方向改为Body Moving,在特性栏中选择Constant,力值为80,力起终点为(-10,22,0)、(-17,16,0)。
4、测量弹簧力与角度。在弹簧上单击右键,在弹出的菜单中选择Measure,特性(Characteristic)栏中选择force,进行一次0.2s、50步的仿真,Build菜单中点击Measure®Angle,选择New ,在First Point键入测量的名字over_center,点右键,从菜单中选择Marker,再选Pick,同样方式完成其余两处。
5、生成传感器。在Simulate菜单中点取Sensor,选择New。按要求创建对话框,完成传感器的创建。
6、模型仿真。进行一次0.2秒100步的模拟。仿真结果如图所示:
4、验证测试结果
1、输入物理实验数据。在file中用import中输入文件安装目录下aview实例中latch中的test_dat.csv,设置模型为latch,输入物理试验数据。
2、创建物理试验曲线与虚拟仿真曲线。进入review中的Postprocessing,按要求改写参数,绘制曲线。 结果如下图所示:
5、细化模型
1、创建设计变量。在点(0,0,0)上,点击鼠标右键,进入Modify操作中,选择各个点的x,y单元,依次建立名为.model.DV_n(n为变量)的设计变量,其标准值为0。
2、查看设计变量。选择列表编辑器中的variables,对filter进行设置。
6、深化设计
1、显示测量曲线。Build-Measure-Display,选择SPRING_1_MEA_1和over_center.
2、优化设计变量。在Simulate中选择design evaluation,修改对话框,完成设计变量DV_1进行设计分析,对弹簧力和角度曲线的优化,生成弹簧力相对于变量和不同试验步骤变量的取值曲线。
7、最优化设计
1、修改设计变量。选择Build-Design Variable-Modify,在数据导航器中修改参数,将DV_4的最小值最大值分别设为1和6,以同样的方法设置DV_6的最小值最大值分别设为6.5和10,DV_8的最小值最大值分别设为9和11
2、优化设计。在measure-display,显示出SPRING_1_MEA_1和ANG_MEA_1测量曲线。选出优化设计变量对话框,对DV_4、DV_6、DV_8进行优化分析,Simulation菜单中选择Design Evaluation Tools, 对话框出现。选择Optimization。在优化模式算法中选择OPTDES-SQP。
8、设计过程自动化
1、创建设计变量。Build-Design Variable-New开始创建变量,设置标准值为80,最小值60,最大值90。同样设置DV_12,标准值10,最小0,最大值20。
2、创建对话框。Tools-Dialog Box-Create,开始创建Dialog Box,命名为force_control.填充对话框,Create-Slider,而后放下滑动条,同法再做一个,而后添加标签,选择Label,双击标签。Attributes-Appearance,在Label text栏分别键入Down Force Value和Up Force Value。为滑动条添加命令,Commands中Execute commands while sliding修改名字及滑动条的范围。
3、测试并存储对话框。Options-Test Box测试,而后在Export-Command File即存储对话框。
4、修改手柄力的值。在手柄力上选择Modify,在力的大小栏中,右击选中函数编辑器,在文本栏中输入
STEP(time,0.1,(.latch.DV_11),0.11,0)-STEP(time,0.15,0.0,0.16,(.latch.DV_12))选择Plot Limits,修改End Value为0.2,点击plot图象如下: