機電產(chǎn)品設(shè)計實驗報告

-.z.課程名稱：機電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計方法上課時間：2021年春季機電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計方法實驗報告**：**：班級：所在學院：機電工程學院任課教師：旭堂實驗名稱機電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計方法文奇**1120810610班級1208106實驗地點實驗日期2021-06-11評分指導教師旭堂同組成員其他如昊一、實驗工程與實驗?zāi)康膶嶒灩こ?典型機電產(chǎn)品多學科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計。試驗?zāi)康模?1)掌握典型機電產(chǎn)品多學科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計軟件環(huán)境組成，包括建模軟件、分析軟件、協(xié)同平臺。(2〕自主設(shè)計產(chǎn)品模型、分析過程、優(yōu)化目標。(3)對得到的優(yōu)化結(jié)果進展定性分析，解釋結(jié)果的合理性，編寫上機實驗報告。二、實驗環(huán)境網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計環(huán)境，如下列圖所示：包括產(chǎn)品CAD建模、有限元分析FEM、動力學仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。計算機網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境和相應(yīng)軟件環(huán)境。圖形工作站和路由器，安裝協(xié)同設(shè)計仿真軟件。協(xié)同設(shè)計仿真平臺組成三、實驗原理典型機電產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計仿真工作流程如下列圖所示。利用CAD建模工具，建立產(chǎn)品模型；利用ADAMS建立產(chǎn)品運動學模型；根據(jù)CAD和ADAMS傳過來的構(gòu)造模型和邊界條件分析零件應(yīng)力場和應(yīng)變場；用ADAMS分析得到的運動參數(shù)〔位移、速度〕。協(xié)同設(shè)計仿真平臺組成四、實驗容與步驟〔1〕總體方案設(shè)計SysML語言是UML語言(UnifiedModelingLanguage，統(tǒng)模語言，一種面向?qū)ο蟮臉藴式ＵZ言，用于軟件系統(tǒng)的可視化建模)在系統(tǒng)工程應(yīng)用領(lǐng)域的延續(xù)和擴展，是近年提出的用于系統(tǒng)體系構(gòu)造設(shè)計的多用途建模語言，用于對由軟硬件、數(shù)據(jù)和人綜合而成的復雜系統(tǒng)的集成體系構(gòu)造進展可視化的說明、分析、設(shè)計及校驗。在這里我們繪制參數(shù)圖如下。在下面的參數(shù)圖中，我們確定了系統(tǒng)中各部件的相互約束情況。產(chǎn)品初步構(gòu)造與ＳｙｓＭＬ圖〔2〕底座轉(zhuǎn)臺關(guān)鍵件〔圓盤〕的有限元分析1.首先在ansys環(huán)境下繪制圓盤模型運行Preprocessor->Modeling->Volumns->Cylinder->SolideCylinder，彈出如下對話框，在對話框中輸入相應(yīng)數(shù)值，點OK生成零件模型。2.選擇單元類型運行Preprocessor->ElementType->Add/Edit/Delete，選擇Structural中的Solid，由于10個結(jié)點的單元計算精度要比8個結(jié)點的計算精度高，應(yīng)選擇“Tet10node92〞單元。3.材料屬性設(shè)置運行Preprocessor->MaterialProps>MaterialModels，彈出如下所示對話框，依次雙擊Structural，Linear，Elastic，Isotropic，彈出圖所示對話框。本例中選擇材料為鑄鋼。附：常用材料的彈性模量和泊松比4.網(wǎng)格劃分運行Preprocessor->Meshing->Sizetrl->ManualSize->Global->Size設(shè)置劃分網(wǎng)格的大小。運行Mesh->MeshTool，彈出如下圖對話框，在Shape選項欄后面，選擇Tri和Free，單擊Mesh彈出選擇實體對話框，選擇一個實體進展網(wǎng)格劃分。劃分后模型結(jié)果如下列圖5.施加約束選擇菜單Solution->DefineLoads->Apply->Structure->Displacement->OnNodes，選擇假設(shè)干節(jié)點，彈出圖所示對話框，選擇AllDOF，單擊OK。在圓盤中心適當大小的圓周圍施加固定約束。6.施加載荷選擇菜單Solution->DefineLoads->Apply->Structure->Pressure->OnAreas，彈出如下圖對話框。拾取一個或多個面，單擊OK按鈕。彈出如下圖對話框。在VALUE選項欄中填寫受力。如下列圖：以上操作完成后，根本參數(shù)的值如下列圖所示7.求解運行Solution->Solve->CurrentLS，彈出如下圖對話框。8.結(jié)果顯示運行GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu，彈出如下圖對話框，運DOFSolution>Displacementvectorsum和Stress>vonMisesstress，分別顯示分析結(jié)果的位移云圖和應(yīng)力云圖。圖13〔3〕基于ADAMS的運動學仿真1.構(gòu)造ADAMS樣機機械模型依據(jù)實驗題目給定的數(shù)據(jù)來繪制挖掘機的幾何模型。具體參數(shù)及繪圖結(jié)果如下列圖。2.設(shè)定運動副約束分別在基座和座架、座架與軸肩、鏟斗與懸臂之間添加轉(zhuǎn)動副約束；在懸臂與軸肩之間添加平動副約束。添加運動副的結(jié)果最終如下列圖所示。3.設(shè)定運動分別在基座與座架之間，座架與軸肩之間以及懸臂與鏟斗之間設(shè)定旋轉(zhuǎn)運動，并設(shè)定相應(yīng)的運動函數(shù)；在懸臂與軸肩之間設(shè)定平行運動。添加運動后效果如下列圖。4.運動仿真按照設(shè)定的運動進展仿真，可以實現(xiàn)預先設(shè)定的運動。5.測量和后處理利用ADAMS自帶的測量功能，測量懸臂左端點到軸肩右端點間的距離。并且繪制如下曲線圖：五、實驗總結(jié)傳統(tǒng)設(shè)計方法以經(jīng)歷總結(jié)為根底，利用經(jīng)歷、公式、圖表、設(shè)計手冊等作為設(shè)計依據(jù)，是一種以靜態(tài)分析、近似計算為特征的設(shè)計方法，在設(shè)計速度、設(shè)計精度等方面存在缺乏。現(xiàn)代設(shè)計方法是隨計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用而在設(shè)計領(lǐng)域開展起來的一門新興的多元穿插學科。在產(chǎn)品設(shè)計中，實現(xiàn)建模和分析方的數(shù)字化、多學科最優(yōu)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和可靠化。通過本門課程以及實驗，使我們加深并且深入理解了現(xiàn)代設(shè)計方法的優(yōu)勢，了解現(xiàn)代設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的區(qū)別和聯(lián)系，利用現(xiàn)代設(shè)計方法解決機電產(chǎn)品設(shè)計中的問題以及解決思路。在本次實驗中，我們也掌握了新的軟件，對于