哈工大机电学院机电产品现代设计方法实验报告.docx

哈工大机电学院机电产品现代设计方法实验报告.docx

《哈工大机电学院机电产品现代设计方法实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《哈工大机电学院机电产品现代设计方法实验报告.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

哈工大机电学院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

1120810125

班级

1208101

实验地点

八号楼209

实验日期

2015.6.4

评分

指导教师

张旭堂

同组成员其他

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）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）

ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computerAideddesign）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo, NASTRAN,I－DEAS, AutoCAD等。

是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。

ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。

目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。

它在精确设计及重要零件的应力分析中发挥着极其重要的应用。

ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。

ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。

ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。

另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。

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）

（2）负载台的有限元分析

1.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，点OK生成零件模型。

圆盘直径是660mm，厚度为30mm。

如图1。

图1　圆盘建模

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，如图2。

图2　选择单元类型

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。

图３　选择材料类型

图４　选择材料属性

4.网格划分

运行Preprocessor->Meshing->SizeCntrl->ManualSize->Global->Size设置划分网格的大小，边长为１０ｍｍ，如图５。

图５　网格划分

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。

图６　网格划分结果

5.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。

图７　施加约束

6.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，受力大小为10000N，均布在整个圆盘顶面上，其仿真结果如图。

图８　施加载荷

7.求解

运行Solution->Solve->CurrentLS，弹出如图所示对话框。

图９　求解

8结果显示

运行GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu，运DOFSolution>Displacementvectorsum和Stress>vonMisesstress，分别显示分析结果的位移云图和应力云图。

图１０　位移云图

图１１　应力云图

（3）基于Adams的运动学分析与仿真

　　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。

底盘

支撑杆

天线

天线顶部

图１２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。

图１３　起重机建模过程

图１４　起重机建模过程

图１５　起重机建模过程

图１６　起重机建模过程

图１７　起重机建模过程

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。

图１８　设定运动副约束

图１９　设定运动副约束

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。

图２０　设定运动

图２１　设定运动

4.进行运动仿真；按照设定的运动进行仿真。

图２２　运动仿真效果演示

5.测量；记录仿真过程中天线顶部的位置。

图２３　天线顶部位置