机电产品现代设计方法实验报告

课程名称：机电产品现代设计方法 上课时间：2014年春季

机电产品现代设计方法实验报告

姓 名： 学 号： 班 级： 所在学院： 任课教师：

11108103 1108103 机电工程学院 金天国 张旭堂

1 静态存储器扩展实验

1.1 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。

1.2 实验内容

(1) 轴的有限元分析

(2) 基于Adams的运动学分析与仿真

1.3实验相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）

1.3.1使用软件

本实验使用软件为Adams及abaqus，利用Adams进行运动学仿真分析，利用abaqus进行有限元分析。 1.3.2实验设备

安装有Adams2013和abaqus的计算机一台。

1.4实验结果

1.4.1基于abaqus有限元分析 （1）构造abaqus机械模型并导入部件

根据指导书建立轴的三维模型。三维模型可以通过专门三维建模软件进行建模，然后保存.igs格式导入ADAMS；也可以直接用abaqus建模。

建立好模型后，点击File->import->part，选择导入igs格式的部件后，弹出下面对话框，设置部件名字，点ok。如图5所示：

图5 轴

（2）定义材料属性

选择property模块，点

create material，选择

Mechancial->Elasticity->elastic，定义材料杨氏模量和泊松比。如图6所示：

图6 定义杨氏模量和泊松比

点

create section，创建截面。点

assign section，定义部件截面。

选择部件，点击Done，弹出如下对话框如下图。材料属性定义成功后的部件为绿色。如图7：

图7 材料定义

（3） 创建装配体

选择assembly模块，点

instance part，选择Independent，如图8。

图8 创建装配体

（4） 创建分析步和参考点

选择step模块，点

creat step，建立分析步step-1。点击continue，

进入edit step，设置增量步，如图9。

图9

点击菜单栏Tools->reference point，创建参考点，在下方输入点的坐标或者选择部件上的点，最好选择轴线上部外面的中心点。如图10：

图10

（5）创建参考点和部件上部端面的约束

选择interaction模块，点话框，设置如图11：

create constraint，建立约束constraint-1。

选择couping，然后分别选择参考点和对应的轴端面，进入edit constraint对

图11

（6）定义转矩和边界条件

选择Load模块，点

create load，建立载荷load-1。选择moment，选择

参考点，进入edit load对话框，设置如图12。

图12

点

create boundary condition，建立边界设定BC-1，setp设为Initial。

选择symmetry/antisymmetry，选择轴的另一端面，进入edit boundary condition对话框，选择ENCASTRE，设置如图13：

图13

（7）网格划分，生成数值模型

选择Mesh模块，点

assign mesh controls，设置单元形状和划分方式，

置网格大小。划分网格。如图14。

图14 划分网格

（8）创建作业，分析计算，结果后处理

选择Job模块，点

create job，建立Job-1，进入edit job设置。点

job manager，点击submit，提交作业。当status状态栏为completed时，分析完成。点击result进入Visualization结果模块，得到图15。

图15 分析结果

1.4.2基于ADAMS 的运动学仿真

（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。利用ADAMS建模过程在《adams运动仿真例子》中有详述，直接给出建模后的模型，如图1所示：

图1 铲车模型

（2）设置约束

根据要求构造四个约束：基座和座架之间的创建转动副，轴肩与座架间构建转动副，铲斗与悬臂间构建转动副，悬臂与轴肩之间构建平动副。构建后的模型如图2所示：

图2 添加约束铲车模型

（3）添加运动

根据题意分别对四个运动副添加运动函数： （a）基座和座架之间的创建转动副：360d*time；

（b）轴肩与座架间构建转动副：-STEP(time,0,0,0.10,30d)； （c）铲斗与悬臂间构建转动副：45d*（1-cos（360d*time））； （d）悬臂与轴肩之间构建平动副：STEP（time，0.8，0，1，5）； 选择主工具箱中的仿真按钮，设置仿真参数END Time：1；Steps：100，进行仿真。

（4）测量和后处理

① 鼠标右键点击铲斗，打开右键快捷键，选择测量measure

② 系统打开参数设置对话框，将Characteristic设置为CM Point，Component 设置为Y,测量Y向位移。

③ 点击Apply，出现空白的测量窗口

④ 点击总工具箱中测量长度按钮 ，测量悬臂左端点与轴肩右端点间的距离 （5）实验结果

根据实验分析要求分析：

（a）测量铲斗Y向位移随时间变化情况，得到输出结果如图3所示：

图3 铲斗Y向位移随时间变化

（b）测量悬臂左端点与轴肩右端点间的距离随时间变化情况，得到输出结果如图4所示：

图4 悬臂左端点与轴肩右端点间的距离随时间变化

2心得体会

通过这次实验，又学到了一个新的软件，这对我对知识的了解有了很好的帮助，而且加深了对知识的印象。我在本次实验中收获颇多，既锻炼了自己的动手能力，又能好好的学习。这个实验与其它的实验或者大作业不同，这是一个完全靠学生动手能力的实验，完全迫使学生去努力去做的更好，而已往的实验都是普通的动手，不能给学生知识的启示。

我认为学校应该多开这样的实验，以加强学生的综合能力，以适应社会对学生能力的要求。