課程設(shè)計（論文）基于ADAMS的自動打印機時間同步化仿真設(shè)計

1、基于adams的自動打印機時間同步化仿真設(shè)計工程技術(shù)學(xué)院08級設(shè)計者 葉同學(xué) 指導(dǎo)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(shè)計一、 設(shè)計原理與結(jié)構(gòu) 將產(chǎn)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(chǎn)品送至打印工位上，然后由打印頭對產(chǎn)品進行打印。由此可知，送料器和打印頭對產(chǎn)品進行順序作業(yè)，故它們只具有時間上的順序關(guān)系，而無空間上的相互干涉，因此只需進行時間同步化設(shè)計。二、 建立模型構(gòu)件該裝置由選料器、產(chǎn)品、打印頭、杠杠、彈簧、凸輪等四部

2、分構(gòu)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(shè)置為mm。（2）設(shè)置工作柵格。單擊菜單【settings】【working gird】后，在彈出的設(shè)置工作柵格對話框中，將size設(shè)置為x（750mm），y（500）mm，spacing設(shè)置為（10mm），（10mm）。如下圖所示：（3）設(shè)置圖標(biāo)。單擊菜單【setting】【icon】，彈出圖標(biāo)設(shè)置對話框，在new size輸入框中輸入10。（4）打開坐標(biāo)窗口。單擊菜單【veiw】【coordinate window】，打開坐標(biāo)窗口，當(dāng)鼠標(biāo)在圖形區(qū)移動時，在坐標(biāo)窗口中顯示了當(dāng)前鼠標(biāo)所在位

3、置的坐標(biāo)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(shè)置為new part，勾選中l(wèi)ength、width和depth并分別設(shè)置為160，20，20；然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=-540，y= -80，z=0時，按下鼠標(biāo)左鍵，然后向上拉動，單擊鼠標(biāo)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(shè)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(shè)置為new part，勾選中l(wèi)ength、width和depth并分別設(shè)置為20，40，40；然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=-380，y= -90，z=0時，按下鼠標(biāo)左鍵，然后向上拉動，單擊鼠標(biāo)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(shè)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(gòu)件融為一個構(gòu)件，將其rename為songliaoqi。2.創(chuàng)建產(chǎn)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(shè)置為new part，勾選中l(wèi)ength、width和depth并分別設(shè)置為60，40，40；然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=-360，y= -90，z=0時，按下鼠標(biāo)左鍵，然后向上拉動，單擊鼠標(biāo)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(shè)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(shè)置為new part，勾選中l(wèi)ength、width和depth并分別設(shè)置為300，60，60；然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=-430，y= -150，z=0時，按下鼠標(biāo)左鍵，然后向上拉動，單擊鼠標(biāo)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(shè)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(shè)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(shè)置為new part,勾選length和radius并分別設(shè)置為60和25，然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=-200，y= 0，z=0時，按下鼠標(biāo)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(biāo)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(shè)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(shè)置為new

8、 part，勾選中l(wèi)ength、width和depth并分別設(shè)置為60，30，60；然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=-230，y= -50，z=0時，按下鼠標(biāo)左鍵，然后向上拉動，單擊鼠標(biāo)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(shè)置為30mm。向左移動30mm。（3）繪制杠杠。單擊工具欄中的，將選項設(shè)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(shè)置為200、20、20，然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x

9、=-200，y=0，z=0時，單擊鼠標(biāo)左鍵。再移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=0，y=0，z=0時，單擊鼠標(biāo)左鍵然后即可得到part_2.然后移動part_2,沿z負(fù)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(shè)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(shè)置為200、20、20，然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=-200，y=0，z=0時，單擊鼠標(biāo)左鍵。再移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=0，y=-200，z=0時，單擊鼠標(biāo)左鍵然后即可得到part_3.然后移動part_3,沿z負(fù)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(shè)置為new part,勾選length和radius并分別設(shè)置為60和25，然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=0，y= -200，z=0時，按下鼠標(biāo)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(biāo)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(shè)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(gòu)

11、件融為一個構(gòu)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(biāo)（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(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=0，y= -100，z=0時，按下鼠標(biāo)左鍵，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=180，y= -100，z=0時，按下鼠標(biāo)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(shè)置為new part，勾選中l(wèi)en

12、gth、width和depth并分別設(shè)置為20，40，40；然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=170，y= -120，z=0時，按下鼠標(biāo)左鍵，然后向上拉動，單擊鼠標(biāo)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(shè)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(shè)置為new part,勾選length和radius并分別設(shè)置為20和100，然后在圖形區(qū)移動鼠標(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=0，y= -200，z=0時，按下鼠標(biāo)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(shè)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(biāo)，當(dāng)鼠標(biāo)的坐標(biāo)值顯示為x=0，y= -200，z=0時，按下鼠標(biāo)左鍵，就創(chuàng)建一個marker點?？傮w如圖二、添加約束、接觸和驅(qū)動1、添加約束（1）創(chuàng)建固定副。單擊，選中daogui和ground。即使導(dǎo)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(zhuǎn)副。單擊工具欄中的按鈕，選中zhizuo和ganggan，并在坐標(biāo)原點處單擊左鍵，即創(chuàng)建了支座和杠杠的轉(zhuǎn)動

14、關(guān)系。再單擊，選中tulun和ground, 并在坐標(biāo)(50,-200,0)處單擊左鍵,即創(chuàng)建了凸輪和地面的轉(zhuǎn)動關(guān)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(dǎo)軌的滑移關(guān)系。再單擊，選中chanpin和daogui,即可創(chuàng)建產(chǎn)品與導(dǎo)軌的滑移關(guān)系。2、施加載荷添加送料器與產(chǎn)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(shè)置為solid to solid，在i solid輸入框中單擊鼠標(biāo)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(gòu)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(dǎo)軌的實體名稱（box_57），設(shè)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(shè)置為edge,second也設(shè)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(qū)動。在送料器上添加滑移驅(qū)動，由于要保證產(chǎn)品在打印頭處停下來打印，故函數(shù)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(shù)即可實現(xiàn)對上述過程的控制，后面兩個函數(shù)為這一過程的重復(fù)。三、 運行仿真。1、 單擊仿真按鈕，將仿真時間設(shè)置為27s，仿真步數(shù)設(shè)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(fù)。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(fù)方向運動。2、 產(chǎn)品沿x方向的運動速度、加速度和位移分析。速度通過產(chǎn)品x方向上的速度圖像，可得知產(chǎn)品在前25秒運行平緩。加速度通過產(chǎn)品x方向上的加速度圖像，可得知產(chǎn)品在前25秒加速度為0。位移通過產(chǎn)品x方向上的位移圖像，可得知產(chǎn)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(shù)規(guī)律，在一定角度范圍內(nèi)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(fù)方向角加速度近似為一定值，在z軸正方向呈正弦函數(shù)分布。五、 結(jié)束語當(dāng)初選擇虛擬樣機這門專業(yè)課時，真的不知道是關(guān)于什

18、么內(nèi)容的，只是從書名模糊得推斷應(yīng)該與計算機有關(guān)。當(dāng)開學(xué)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(xué)的auto cad強大很多的軟件，區(qū)別主要在于adams可用于預(yù)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(xué)都忙著自己的機械設(shè)計，而我還知道要設(shè)計什么，想通過老師給的上一屆同學(xué)的好設(shè)計找到一點靈感，卻發(fā)現(xiàn)他們的設(shè)計都

19、蠻復(fù)雜，自己不由的感覺壓力重重。最后發(fā)現(xiàn)周圍不少的同學(xué)是從機械原理或機械設(shè)計書中找的設(shè)計模型，我就開始在那些機械相關(guān)的教材上找設(shè)計模型，最后在機械設(shè)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(shè)計一些與圓或是連桿相關(guān)的機構(gòu)，所以在設(shè)計一些連桿機構(gòu)時就感覺特別容易。而在設(shè)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(shè)計蝸輪蝸桿的方法，更不用說，向同學(xué)請教了，最后希望只能寄托網(wǎng)絡(luò)了，從百度中搜索如何設(shè)計蝸輪蝸桿和添加蝸桿副，發(fā)現(xiàn)很多在咨詢而沒有回答具體該如何設(shè)計的。到這時候，才意識到這個模型不容易設(shè)計出來了，也只好放棄這個設(shè)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(shè)計指導(dǎo)書中發(fā)現(xiàn)一個相對較好的模型設(shè)計自動打印機運動循環(huán)的時間同步化設(shè)計。它上面要涉及到滑動副、凸輪副和旋轉(zhuǎn)副的設(shè)計，看起來都不是很復(fù)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(qū)動，在給送料機添加滑移副時，還沒有給它添加滑移驅(qū)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(xué)請教后才知道沒考慮送料機與導(dǎo)軌的實體接觸。最后，在他們的幫助下，通過對contact參數(shù)的設(shè)置，才解決了這個問題。同時，在設(shè)計送料器推動產(chǎn)品運動時，也遇到類似的問題，送料器單獨得運動，不推動產(chǎn)品向前運動，看了教材才知道沒有考慮送料器與產(chǎn)品的接觸，要單擊接觸按鈕，在彈出的對話框中，選擇contact type設(shè)置為solid to solid，在i solid輸入框中單擊鼠標(biāo)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