哈工大 机电产品现代设计方法实验报告.docx

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哈工大机电产品现代设计方法实验报告

实验名称

机电产品现代设计方法

姓名

学号

班级

实验地点

机电控制及自动化实验室

实验日期

评分

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；运行Preprocessor->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；运行Preprocessor->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；运行Preprocessor->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->DefineLoads->Apply->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。