丁澤峰熊麗

（湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410151）

基于ADAMS軟件的飛錘仿真分析

丁澤峰熊麗

（湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410151）

利用AD AM S的虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)調(diào)速器用飛錘機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，建立虛擬樣機(jī)模型并對(duì)其仿真分析，優(yōu)化三個(gè)彈簧的設(shè)計(jì)系數(shù)，得到最佳的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

AD AM S；飛錘；虛擬樣機(jī)

近年來(lái)汽車(chē)行業(yè)有了飛速發(fā)展，人們對(duì)載重車(chē)的類(lèi)型有了更多的要求，為滿足車(chē)型的變幻需要不同的調(diào)速器滿足車(chē)型的工況要求。這就對(duì)飛錘的設(shè)計(jì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值來(lái)設(shè)計(jì)出不同參數(shù)的彈簧加工出來(lái)后裝配成飛錘結(jié)構(gòu)。然后進(jìn)行試驗(yàn)找出最佳的運(yùn)動(dòng)曲線而決定飛錘彈簧的參數(shù)。這種做法是開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，工作量大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難以達(dá)到最優(yōu)化的方案，已不能滿足日益快速發(fā)展的汽車(chē)行業(yè)。應(yīng)用虛擬樣機(jī)制造技術(shù)，可以縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，降低成本，提高質(zhì)量，提高產(chǎn)品在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)首次出現(xiàn)于1980年前后，作為一項(xiàng)工程分析技術(shù)日益顯示出強(qiáng)大的生命力，它可以幫助設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)早期階段通過(guò)虛擬樣機(jī)，在系統(tǒng)水平上真實(shí)地預(yù)測(cè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作性能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)。MSC.ADAMS是該領(lǐng)域具有代表性的軟件系統(tǒng)?；镜腗SC.ADAMS配置方案包括交互式圖形環(huán)境MSC.ADAMS/View和求解器MSC. ADAMS/Solver?；贏DAMS軟件，對(duì)飛錘結(jié)構(gòu)建立虛擬樣機(jī)模型，通過(guò)使用不同參數(shù)的飛錘彈簧得出最佳的飛錘運(yùn)動(dòng)曲線。從而滿足不同車(chē)型的工況要求。

一、虛擬樣機(jī)的建立

1．建立模型

MSC.ADAMS/View支持多種數(shù)據(jù)接口，如STEP、IGES、DWG等，但MSC.ADAMS/View并不識(shí)別其他CAD系統(tǒng)的裝配語(yǔ)義，如對(duì)齊、插入、貼合等，通過(guò)ADAMS自帶的建模功能進(jìn)行模型的建立。飛錘部件（如圖1）可簡(jiǎn)化為四個(gè)零件：飛錘（2個(gè)）、飛錘支架（1個(gè)）、擺動(dòng)臂（4個(gè)）、彈簧座（2個(gè)）。結(jié)合MSC. ADAMS軟件和該機(jī)構(gòu)工作環(huán)境的特點(diǎn)作適當(dāng)?shù)奶幚聿拍茌^好地建立該運(yùn)動(dòng)模型。參考飛錘的實(shí)物造型，經(jīng)過(guò)在SOLIDWORKS中的計(jì)算得出各個(gè)零件的參數(shù)，在ADAMS中根據(jù)計(jì)算所得重新輸入各零件的重心坐標(biāo)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)。

（圖1）

2．約束條件、載荷的施加

根據(jù)飛錘結(jié)構(gòu)實(shí)體運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)處理。飛錘支架通過(guò)旋轉(zhuǎn)副約束與大地相連；飛錘支架通過(guò)旋轉(zhuǎn)副約束與擺動(dòng)臂相連；擺動(dòng)臂通過(guò)旋轉(zhuǎn)副約束與飛錘相連。飛錘通過(guò)怠速?gòu)椈膳c飛錘支架相連；彈簧座與飛錘之間通過(guò)接觸力相連；彈簧座與飛錘支架通過(guò)兩個(gè)高速?gòu)椈陕?lián)系在一起。其中由于兩個(gè)高速?gòu)椈稍谶\(yùn)動(dòng)開(kāi)始后有一段時(shí)間不受力，所以將兩彈簧力運(yùn)用IF函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

高速內(nèi)彈簧函數(shù)：IF(30-DM(MARKER_99,MARKER_100): 0,0,18/2*(30-DM(MARKER_99,MARKER_100)))；

高速外彈簧函數(shù)：IF(32.8-DM(MARKER_121,MARKER_122):0,0,36/2*(32.8-DM(MARKER_121,MARKER_122)))。

虛擬樣機(jī)建立后進(jìn)行了靜平衡測(cè)驗(yàn)，模型能滿足設(shè)計(jì)要求。

3．虛擬樣機(jī)的仿真

飛錘支架由于受凸輪軸的旋轉(zhuǎn)作用，而使兩塊飛錘向外張開(kāi)而形成了離心力，由于轉(zhuǎn)速的升高，飛錘離心力加大而三種彈簧對(duì)其進(jìn)行一個(gè)動(dòng)平衡。在飛錘向外張開(kāi)的過(guò)程中通過(guò)擺動(dòng)臂帶動(dòng)滑動(dòng)軸移動(dòng)，從而最終得到飛錘的不同運(yùn)動(dòng)曲線。模型建立在飛錘支架上將電機(jī)用加速函數(shù)v=f(200*6.0d*time)表達(dá)出來(lái)。根據(jù)調(diào)速器轉(zhuǎn)速范圍，可將仿真時(shí)間定為需要的值。在擺動(dòng)臂的中心交點(diǎn)處建立一個(gè)位移測(cè)量點(diǎn)?？傻贸鲲w錘在不同轉(zhuǎn)速下滑動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)曲線（如圖2）。

（圖2）

二、模型的驗(yàn)證

MSC.ADAMS/Solver自動(dòng)形成機(jī)械系統(tǒng)模型的動(dòng)力學(xué)方程，并提供靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的解算結(jié)果。MSC.ADAMS/View采用分層方式完成建模工作。物理系統(tǒng)由一組構(gòu)件通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)副連結(jié)在一起，彈簧或運(yùn)動(dòng)激勵(lì)可作用于運(yùn)動(dòng)副，任意類(lèi)型的力均可作用于構(gòu)件之間或單個(gè)構(gòu)件上，由此組成機(jī)械系統(tǒng)。仿真結(jié)果采用形象直觀的方式描述系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能，并將分析結(jié)果進(jìn)行形象化輸出。將實(shí)物測(cè)量出的運(yùn)動(dòng)曲線與建立的虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果進(jìn)行比較。在ADAMS的后處理POSTPROCESSOR中可得到比較結(jié)果(如圖3)。其中虛線為仿真結(jié)果線，實(shí)線為實(shí)測(cè)結(jié)果曲線。

(圖3)

三、數(shù)據(jù)分析

通過(guò)虛擬樣機(jī)的建立，可迅速的將三種彈簧的受力情況進(jìn)行分析如（圖4），實(shí)線為怠速?gòu)椈傻氖芰η闆r；虛線為高速內(nèi)彈簧的受力情況；點(diǎn)畫(huà)線為高速外彈簧的受力情況。并得出受力轉(zhuǎn)速段從來(lái)有效仿真汽車(chē)的加速不穩(wěn)定等情況。

(圖4)

四、結(jié)束語(yǔ)

由于采用虛擬樣機(jī)制造技術(shù)，降低了試制成本，縮短設(shè)計(jì)周期；提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；整個(gè)分析過(guò)程具有通用性，對(duì)于同系列，使用工況相近的飛錘結(jié)構(gòu)可以直接計(jì)算，分析飛錘運(yùn)動(dòng)情況。

[1]鄭建榮.ADAMS虛擬樣機(jī)入門(mén)與提高[M]機(jī)械工業(yè)出版社2002

[2]MDI公司MSC.ADAMS用戶(hù)參考手冊(cè)，1998

[3]鄧東密.柴油機(jī)噴油系統(tǒng)[M]機(jī)械工業(yè)出版社1996

Simulation Analysis Technique of Flyweight Based on ADAMS

DING Ze-fengXIONG Li
(Hunan Mechanical&Electrical Polytechnic,Changsha,410151 Hunan)

Using virtual prototyping technology of ADAMS perform design analysis of the speed governor by flyweight to build virtual prototyping and make dynamic simulation,then optimize the design ratio of the three springs to get the best

motion patterns.

ADAMS;flyweight;virtual prototype

TM25

A

1671-5004（2011）01-0001-02

2011-02-11

丁澤峰（1980-），男，湖南攸縣人，湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車(chē)工程系助教，主要研究方面：汽車(chē)維護(hù)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)。