哈工大 机电产品现代设计方法实验报告Word格式.docx
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指导教师
张旭堂
同组成员其他
金铭
1实验目的
(1)掌握典型机电产品多学科协同优化设计软件环境组成,包括建模软件、分析软件、协同平台;
(2)自主设计产品模型、分析过程、优化目标;
(3)对得到的优化结果进行定性分析,解释结果的合理性,编写上机实验报告。
2实验内容
(1)轴或负载台的有限元分析
(2)基于Adams的运动学分析与仿真
3实验相关情况介绍(包含使用软件或实验设备等情况)
网络协同设计环境,如图1所示:
包括产品CAD建模、有限元分析FEM、动力学仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。
计算机网络硬件环境和相应软件环境。
图形工作站和路由器,安装协同设计仿真软件。
图1协同设计仿真平台组成
典型机电产品协同设计仿真工作流程如下图2所示。
1)利用CAD建模工具,建立产品模型;
2)利用ADAMS建立产品运动学模型;
3)根据CAD和ADAMS传过来的结构模型和边界条件分析零件应力场和应变场;
4)用ADAMS分析得到的运动参数(位移、速度)。
图2协同设计仿真平台组成
SysML语言是UML语言(UnifiedModelingLanguage,统一建模语言,一种面向对象的标准建模语言,用于软件系统的可视化建模)在系统工程应用领域的延续和扩展,是近年提出的用于系统体系结构设计的多用途建模语言,用于对由软硬件、数据和人综合而成的复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。
在这里我们绘制参数图如下。
在下面的参数图中,我们确定了系统中各部件的相互约束情况。
图4产品初步结构与SysML图
4实验结果(含操作过程说明、结果记录及分析和实验总结等,可附页)
(一)底座转台关键件有限元分析:
1,在CAD中打开零件的三维模型图,导出为IGES格式模型文件(*.igs),在Ansys中运行file->
import->
IGSE...导入该模型;
或者按照以下步骤创建零件模型。
运行Preprocessor->
Modeling->
Volumns->
Cylinder->
SolideCylinder,弹出如下对话框,在对话框中输入相应数值,。
2,选择单元类型;
ElementType->
Add/Edit/Delete,选择Structural中的Solid,由于10个结点的单元计算精度要比8个结点的计算精度高,故选择“Tet10node92”单元。
3,材料属性设置;
MaterialProps>
MaterialModels,弹出如下所示对话框,依次双击Structural,Linear,Elastic,Isotropic,弹出图所示对话框。
4,网格划分;
Meshing->
SizeCntrl->
ManualSize->
Global->
Size设置划分网格的大小。
5,运行Mesh->
MeshTool,弹出如图所示对话框,在Shape选项栏后面,选择Tri和Free,单击Mesh弹出选择实体对话框,选择一个实体进行网格划分。
6,施加约束;
选择菜单Solution->
DefineLoads->
Apply->
Structure->
Displacement->
OnNodes,选择若干节点,弹出图所示对话框,选择AllDOF,单击OK。
7,施加载荷;
选择菜单Solution->
Structure->
Pressure->
OnAreas,弹出如图所示对话框。
拾取一个或多个面,单击OK按钮。
弹出如图所示对话框。
在VALUE选项栏中填写受力。
8,求解;
运行Solution->
Solve->
CurrentLS,弹出如图所示对话框。
9结果显示;
运行GeneralPostproc>
PlotResults>
ContourPlot>
NodalSolu,弹出如图所示对话框,运DOFSolution>
Displacementvectorsum和Stress>
vonMisesstress,分别显示分析结果的位移云图和应力云图。
(二)基于ADAMS的运动学仿真
1.构造ADAMS/View样机机械模型;
在ADAMS/View中建好的样机机械模型如图6所示。
该模型主要由马达、减速齿轮、转盘、支撑杆、仰角轴承及其天线组成,它们之间通过一定的约束关系连接在了一起。
天线顶部
天线
支撑杆
底盘
图6雷达天线样机机械模型
1.构造ADAMS样机——起重机的建模和仿真
根据实验指导书,建立铲车的三维模型。
当然,三维模型也可以通过专门三维建模软件进行建模,然后导入ADAMS,也可以直接用ADAMS建模。
2.设定运动副约束;
在转盘和支撑杆之间设定回转铰链副jiontA,方向:
Y轴;
在支撑杆和天线之间设定俯仰铰链幅jiontB,方向:
Z轴。
3.设定运动;
铰链副jiontA处设定正负90度运动,铰链幅jiontB处设定正负10度运动。
4.进行运动仿真;
按照设定的运动进行仿真。
5.测量;
记录仿真过程中天线顶部的位置。
5实验心得体会:
通过这次实验,我学习了ADAMS和ANSYS两款软件,巩固了我在课堂上学习的知识,加深了我对课程的理解。
在实验过程中,老师多次悉心讲解,编写的实验指导书内容详实,充分,易于理解。
在此,对老师的辛勤付出表示感谢。