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文檔簡介
1、基于adams的自動打印機時間同步化仿真設計工程技術學院08級設計者 葉同學 指導教師 李老師 日期:2011年6月23日基于adams的自動打印機時間同步化仿真設計一、 設計原理與結構 將產品包裝好后,在包裝好的紙盒上,為了商品的某種需要而打印一種記號。他的動作主要有兩個:送料到打印工位,然后打印記號。 圖 1圖1 所示為自動打印機的示意圖,送料器首先將產品送至打印工位上,然后由打印頭對產品進行打印。由此可知,送料器和打印頭對產品進行順序作業(yè),故它們只具有時間上的順序關系,而無空間上的相互干涉,因此只需進行時間同步化設計。二、 建立模型構件該裝置由選料器、產品、打印頭、杠杠、彈簧、凸輪等四部
2、分構成,下面依次進行建模:1、 創(chuàng)建選料器(1)啟動adams/view,選擇新建模型,并將系統(tǒng)的長度單位設置為mm。(2)設置工作柵格。單擊菜單【settings】【working gird】后,在彈出的設置工作柵格對話框中,將size設置為x(750mm),y(500)mm,spacing設置為(10mm),(10mm)。如下圖所示:(3)設置圖標。單擊菜單【setting】【icon】,彈出圖標設置對話框,在new size輸入框中輸入10。(4)打開坐標窗口。單擊菜單【veiw】【coordinate window】,打開坐標窗口,當鼠標在圖形區(qū)移動時,在坐標窗口中顯示了當前鼠標所在位
3、置的坐標值。(5)繪制長方體。單擊工具欄中的繪制長方體按鈕,并在工具欄下端的輸入框中,將geometry box設置為new part,勾選中l(wèi)ength、width和depth并分別設置為160,20,20;然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=-540,y= -80,z=0時,按下鼠標左鍵,然后向上拉動,單擊鼠標左鍵即完成box1的創(chuàng)建,將其rename為changfangti1。單擊工具欄中的按鈕,然后選中changfangti1,單擊工具欄中的按鈕,將distance設置為10mm,向左移動10mm。如下圖所示:(6)單擊工具欄中的繪制長方體按鈕,并在工具欄下端的輸入框中,將g
4、eometry box設置為new part,勾選中l(wèi)ength、width和depth并分別設置為20,40,40;然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=-380,y= -90,z=0時,按下鼠標左鍵,然后向上拉動,單擊鼠標左鍵即完成box2的創(chuàng)建,將其rename為changfangti2。單擊工具欄中的按鈕,然后選中changfangti2,單擊工具欄中的按鈕,將distance設置為20mm。向左移動20mm。 (7)進行布爾加運算。單擊工具欄中的按鈕,然后將changfangti1與changfangti2構件融為一個構件,將其rename為songliaoqi。2.創(chuàng)建產品
5、(1)繪制長方體。單擊工具欄中的繪制長方體按鈕,并在工具欄下端的輸入框中,將geometry box設置為new part,勾選中l(wèi)ength、width和depth并分別設置為60,40,40;然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=-360,y= -90,z=0時,按下鼠標左鍵,然后向上拉動,單擊鼠標左鍵即完成box3的創(chuàng)建,將其rename為changfangti3。單擊工具欄中的按鈕,然后選中changfangti3,單擊工具欄中的按鈕,將distance設置為20mm,向左移動20mm。(2)繪制長方體。單擊工具欄中的繪制長方體按鈕,并在工具欄下端的輸入框中,將geometry
6、 box設置為new part,勾選中l(wèi)ength、width和depth并分別設置為300,60,60;然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=-430,y= -150,z=0時,按下鼠標左鍵,然后向上拉動,單擊鼠標左鍵即完成box4的創(chuàng)建,將其rename為長changfangti4。單擊工具欄中的按鈕,然后選中changfangti4,單擊工具欄中的按鈕,將distance設置為30mm,向左移動30mm。3、創(chuàng)建打印頭和杠杠。(1)繪制圓柱體。單擊主工具欄中的,單擊菜單【settings】【working gird】后,在彈出的設置工作柵格對話框中,點擊最下方set orient
7、ation下拉菜單,選擇global xz。如下圖:然后,單擊主工具欄中的,并在工具欄下端的輸入框中,將cylinder設置為new part,勾選length和radius并分別設置為60和25,然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=-200,y= 0,z=0時,按下鼠標左鍵,然后沿y軸向上拉動,然后沿y軸向上拉動,再單擊鼠標右鍵,即創(chuàng)建了圓柱體part_1,單擊工具欄中的按鈕,然后選中part_1,單擊工具欄中的按鈕,將distance設置為30mm,向左移動30mm。模型如圖所示:(2)單擊工具欄中的繪制長方體按鈕,并在工具欄下端的輸入框中,將geometry box設置為new
8、 part,勾選中l(wèi)ength、width和depth并分別設置為60,30,60;然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=-230,y= -50,z=0時,按下鼠標左鍵,然后向上拉動,單擊鼠標左鍵即完成box2的創(chuàng)建,將其rename為changfangti5。單擊工具欄中的按鈕,然后選中changfangti5,單擊工具欄中的按鈕,將distance設置為30mm。向左移動30mm。(3)繪制杠杠。單擊工具欄中的,將選項設置成new part,并在下端的輸入框中將length、height和depth勾選中,并分別設置為200、20、20,然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x
9、=-200,y=0,z=0時,單擊鼠標左鍵。再移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=0,y=0,z=0時,單擊鼠標左鍵然后即可得到part_2.然后移動part_2,沿z負方向移動10mm,就創(chuàng)建了連桿part_2.再單擊工具欄中的,將選項設置成new part,并在下端的輸入框中將length、height和depth勾選中,并分別設置為200、20、20,然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=-200,y=0,z=0時,單擊鼠標左鍵。再移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=0,y=-200,z=0時,單擊鼠標左鍵然后即可得到part_3.然后移動part_3,沿z負方向移動10mm,就創(chuàng)建
10、了連桿part_3.(4)繪制圓柱體。單擊主工具欄中的,并在工具欄下端的輸入框中,將cylinder設置為new part,勾選length和radius并分別設置為60和25,然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=0,y= -200,z=0時,按下鼠標左鍵,然后沿y軸向上拉動,然后沿y軸向上拉動,再單擊鼠標右鍵,即創(chuàng)建了圓柱體part_4,單擊工具欄中的按鈕,然后選中part_4,單擊工具欄中的按鈕,將distance設置為30mm,向左移動30mm。(5)進行布爾加運算。單擊工具欄中的按鈕,然后將part_1、part_2、 part_3、 part_4與changfangti4構
11、件融為一個構件,將其rename為ganggan。(6)繪制支座。單擊工具欄中的按鈕,分別點擊三點坐標(0,0,0)、(0,60,0)、(60,0,0),最后右擊完成支座的繪制,將其rename為zhizuo。4.創(chuàng)建彈簧(1)單擊工具欄中的按鈕,然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=0,y= -100,z=0時,按下鼠標左鍵,當鼠標的坐標值顯示為x=180,y= -100,z=0時,按下鼠標左鍵,就得到part_5,將其rename為tanghua。(2)繪制長方體。單擊工具欄中的繪制長方體按鈕,并在工具欄下端的輸入框中,將geometry box設置為new part,勾選中l(wèi)en
12、gth、width和depth并分別設置為20,40,40;然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=170,y= -120,z=0時,按下鼠標左鍵,然后向上拉動,單擊鼠標左鍵即完成box6的創(chuàng)建,將其rename為長qiangbi。單擊工具欄中的按鈕,然后選中qiangbi,單擊工具欄中的按鈕,將distance設置為20mm,向左移動20mm。5、創(chuàng)建凸輪單擊主工具欄中的,并在工具欄下端的輸入框中,將cylinder設置為new part,勾選length和radius并分別設置為20和100,然后在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=0,y= -200,z=0時,按下鼠標左鍵,單
13、擊工具欄中的按鈕,然后選中part_5,單擊工具欄中的按鈕,將distance設置為10mm,向左移動10mm。單擊主工具欄中的,在圖形區(qū)移動鼠標,當鼠標的坐標值顯示為x=0,y= -200,z=0時,按下鼠標左鍵,就創(chuàng)建一個marker點。總體如圖二、添加約束、接觸和驅動1、添加約束(1)創(chuàng)建固定副。單擊,選中daogui和ground。即使導軌與大地固定。再單擊,選中qiangbi和ground,使墻壁與地面固定。再單擊,選中zhizuo和ground,使支座與大地固定。(2)創(chuàng)建旋轉副。單擊工具欄中的按鈕,選中zhizuo和ganggan,并在坐標原點處單擊左鍵,即創(chuàng)建了支座和杠杠的轉動
14、關系。再單擊,選中tulun和ground, 并在坐標(50,-200,0)處單擊左鍵,即創(chuàng)建了凸輪和地面的轉動關系。(3)創(chuàng)建滑移副。單擊 ,選中songliaoqi和daogui,即可創(chuàng)建送料器與導軌的滑移關系。再單擊,選中chanpin和daogui,即可創(chuàng)建產品與導軌的滑移關系。2、施加載荷添加送料器與產品之間的接觸約束。單擊接觸按鈕,在彈出的對話框中,選擇contact type設置為solid to solid,在i solid輸入框中單擊鼠標右鍵,在彈出的菜單中選擇【contact_solid】【pick】,然后在圖形區(qū)拾取送料器songliaoqi,這時在輸入框中就輸入了構件s
15、ongliaoqi的實體幾何元素(contact_1)。用同樣的方法在j solid輸入框中輸入導軌的實體名稱(box_57),設置見下圖。添加高副,單擊接觸按鈕,在彈出的對話框中,選擇2d curve-constraint first設置為edge,second也設置為edge.然后選擇凸輪上一條實體邊(edge),再選擇杠桿上一條實體邊(edge)。如下圖2、 添加驅動。在送料器上添加滑移驅動,由于要保證產品在打印頭處停下來打印,故函數為step( time ,0,0 , 25, 130 )+ step( time ,26,0 , 27, -130 )+ step( time ,28,0
16、, 53, 130 )+ step( time ,54,0 , 55, -130 ),其中前面兩個step函數即可實現對上述過程的控制,后面兩個函數為這一過程的重復。三、 運行仿真。1、 單擊仿真按鈕,將仿真時間設置為27s,仿真步數設置為300,單擊按鈕開始仿真計算。仿真效果如下圖。四、運動仿真計算1、送料器沿x方向的運動速度、加速度和位移分析。速度通過送料機x方向上的速度圖像,可得知送料機在前25秒運行平緩,26秒到27秒左右快速反向運動。加速度通過送料機x方向上的加速度圖像,可得知送料機在前25秒加速度為0,26秒到27秒左右加速度為負。位移通過送料機x方向上的位移圖像,可得知送料機在前
17、25秒沿x正方向運動,26秒到27秒左右沿x負方向運動。2、 產品沿x方向的運動速度、加速度和位移分析。速度通過產品x方向上的速度圖像,可得知產品在前25秒運行平緩。加速度通過產品x方向上的加速度圖像,可得知產品在前25秒加速度為0。位移通過產品x方向上的位移圖像,可得知產品在前25秒沿x正方向運動。3、 杠杠在z方向的運動角速度、角加速度分析。角速度由杠杠角速度的圖像可以看出,杠杠角速度符合正弦函數規(guī)律,在一定角度范圍內呈周期性運動。角加速度由杠杠角加速度的圖像可以看出,在z軸負方向角加速度近似為一定值,在z軸正方向呈正弦函數分布。五、 結束語當初選擇虛擬樣機這門專業(yè)課時,真的不知道是關于什
18、么內容的,只是從書名模糊得推斷應該與計算機有關。當開學后發(fā)了一本adams的課本,也不知道它就是虛擬樣機的教材。通過李老師一個月的講授和一個月的上機實驗,才清楚adams是一款功能比我們大二學的auto cad強大很多的軟件,區(qū)別主要在于adams可用于預測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等的仿真。上課期間由于只聽沒動手畫,加上每周的實驗都是按照教材上的步驟一步一步畫的,直到開始做作業(yè)的時候才意識到自己很多都不會,尤其是老師課堂上補充的??粗車耐瑢W都忙著自己的機械設計,而我還知道要設計什么,想通過老師給的上一屆同學的好設計找到一點靈感,卻發(fā)現他們的設計都
19、蠻復雜,自己不由的感覺壓力重重。最后發(fā)現周圍不少的同學是從機械原理或機械設計書中找的設計模型,我就開始在那些機械相關的教材上找設計模型,最后在機械設計實踐與創(chuàng)新中找到一個自己比較感興趣的模型加熱爐推料機,由于平時都設計一些與圓或是連桿相關的機構,所以在設計一些連桿機構時就感覺特別容易。而在設計蝸輪蝸桿時,就不知道如何下手,把書本找了一遍也沒找到如何設計蝸輪蝸桿的方法,更不用說,向同學請教了,最后希望只能寄托網絡了,從百度中搜索如何設計蝸輪蝸桿和添加蝸桿副,發(fā)現很多在咨詢而沒有回答具體該如何設計的。到這時候,才意識到這個模型不容易設計出來了,也只好放棄這個設計了。在第二次選擇模型時就考慮到很多因
20、素,比如涉及到柔性體的模型。最后,在機械原理課程設計指導書中發(fā)現一個相對較好的模型設計自動打印機運動循環(huán)的時間同步化設計。它上面要涉及到滑動副、凸輪副和旋轉副的設計,看起來都不是很復雜?;旧嫌昧艘粋€小時就把圖形畫完了,然后,就是添加一些約束與驅動,在給送料機添加滑移副時,還沒有給它添加滑移驅動,送料機就自動的移動了,自己思考了一會兒,怎么也沒想到是怎么回事,向同寢室的同學請教后才知道沒考慮送料機與導軌的實體接觸。最后,在他們的幫助下,通過對contact參數的設置,才解決了這個問題。同時,在設計送料器推動產品運動時,也遇到類似的問題,送料器單獨得運動,不推動產品向前運動,看了教材才知道沒有考慮送料器與產品的接觸,要單擊接觸按鈕,在彈出的對話框中,選擇contact type設置為solid to solid,在i solid輸入框中單擊鼠標右鍵,在彈出的菜單中選擇【contact_solid】【pick】,然后在圖形區(qū)拾取送料器,用同樣的方法在j solid輸入框中輸入chanpin。這樣才解決了上面的問題。在添加彈簧時,開始把彈簧的一端連接在杠杠上的一點,由于開始沒有建立一個maker點,表面上看起來彈簧和杠杠連上了,一到仿
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