機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計實驗報告

1、課程名稱：機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計方法上課時間：2015年春天機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計方法實驗報告姓名：學(xué)號：班級：所在學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院任課教師：張旭堂實驗名稱機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計方法姓名張文奇學(xué)號1120810610班級1208106實驗地點實驗日期2015-06-11評分指導(dǎo)教師張旭堂同構(gòu)成員其余孫如昊一、實驗項目與實驗?zāi)康膶嶒烅椖?典型機(jī)電產(chǎn)品多學(xué)科共同優(yōu)化設(shè)計。試驗?zāi)康模?1)掌握典型機(jī)電產(chǎn)品多學(xué)科共同優(yōu)化設(shè)計軟件環(huán)境構(gòu)成，包含建模軟件、分析軟件、共同平臺。(2）自主設(shè)計產(chǎn)品模型、分析過程、優(yōu)化目標(biāo)。對獲取的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行定性分析，解說結(jié)果的合理性，編寫上機(jī)實驗報告。二、實驗環(huán)境網(wǎng)絡(luò)共同設(shè)計環(huán)境，以以下列

2、圖所示：包含產(chǎn)品CAD建模、有限元分析FEM、動力學(xué)仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。計算機(jī)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。產(chǎn)品三維模型機(jī)電產(chǎn)品建模CAD（Solidworks）反響產(chǎn)品CAE（ABAQUS）產(chǎn)品動力學(xué)仿真（ADAMS）運動控制仿真（MATLAB）共同設(shè)計仿真平臺構(gòu)成三、實驗原理典型機(jī)電產(chǎn)品共同設(shè)計仿真工作流程以以下列圖所示。1）利用CAD建模工具，建立產(chǎn)品模型；2）利用ADAMS建立產(chǎn)品運動學(xué)模型；3）依據(jù)CAD和ADAMS傳過來的構(gòu)造模型和界限條件分析部件應(yīng)力場和應(yīng)變場；4）用ADAMS分析獲取的運動參數(shù)（位移、速度）。1.產(chǎn)品CA

3、D建模運動參數(shù)：位（CATIA）移、速度動力參數(shù)：慣量、載荷CAD模型STEP/IGES格式）有限元輸入載荷2.動力學(xué)分析4.控制仿真（ADAMS）（MATLAB）驅(qū)動力、反響時間3.CAE有限元分析（CATIA）FEM分析結(jié)果（應(yīng)力、應(yīng)變、模態(tài)）共同設(shè)計仿真平臺構(gòu)成四、實驗內(nèi)容與步驟（1）整體方案設(shè)計SysML語言是UML語言(UnifiedModelingLanguage，一致建模語言，一種面向?qū)ο蟮臉?biāo)準(zhǔn)建模語言，用于軟件系統(tǒng)的可視化建模)在系統(tǒng)工程應(yīng)用領(lǐng)域的持續(xù)和擴(kuò)展，是最近幾年提出的用于系統(tǒng)系統(tǒng)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(fù)雜系統(tǒng)的集成系統(tǒng)構(gòu)造進(jìn)行可視化

4、的說明、分析、設(shè)計及校驗。在這里我們繪制參數(shù)圖以下。在下邊的參數(shù)圖中，我們確立了系統(tǒng)中各部件的互相拘束狀況。產(chǎn)品初步構(gòu)造與圖（2）底座轉(zhuǎn)臺要點件（圓盤）的有限元分析第一在ansys環(huán)境下繪制圓盤模型運轉(zhuǎn)Preprocessor-Modeling-Volumns-Cylinder-SolideCylinder話框，在對話框中輸入相應(yīng)數(shù)值，點OK生成部件模型。，彈出以下對2.選擇單元種類運轉(zhuǎn)Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete因為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，選擇Structural中的Solid，應(yīng)選擇“Tet10node92”單元

5、。3.資料屬性設(shè)置運轉(zhuǎn)Preprocessor-MaterialPropsMaterialModels，彈出以下所示對話框，挨次雙擊Structural，Linear，Elastic，Isotropic，彈出圖所示對話框。本例中選擇資料為鑄鋼。附：常用資料的彈性模量和泊松比4.網(wǎng)格區(qū)別運轉(zhuǎn)Preprocessor-Meshing-SizeCntrl-ManualSize-Global-Size設(shè)置區(qū)別網(wǎng)格的大小。運轉(zhuǎn)Mesh-MeshTool，彈出以下列圖對話框，在Shape選項欄后邊，選擇Tri和Free，單擊Mesh彈出選擇實體對話框，選擇一個實體進(jìn)行網(wǎng)格區(qū)別。區(qū)別后模型結(jié)果以以下列圖5.

6、施加拘束選擇菜單Solution-DefineLoads-Apply-Structure-Displacement-OnNodes，選擇若干節(jié)點，彈出圖所示對話框，選擇AllDOF，單擊OK。在圓盤中心合適大小的圓周范圍內(nèi)施加固定拘束。6.施加載荷選擇菜單Solution-DefineLoads-Apply-Structure-Pressure-OnAreas，彈出以下列圖對話框。拾取一個或多個面，單擊OK按鈕。彈出以下列圖對話框。在VALUE選項欄中填寫受力。以以下列圖：以上操作完成后，基本參數(shù)的值以以下列圖所示求解運轉(zhuǎn)Solution-Solve-CurrentLS，彈出以下列圖對話框。8

7、.結(jié)果顯示運轉(zhuǎn)GeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu，彈出以下列圖對話框，運DOFSolutionDisplacementvectorsum和StressvonMisesstress，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(xué)仿真構(gòu)造ADAMS樣機(jī)機(jī)械模型依照實驗題目給定的數(shù)據(jù)來繪制發(fā)掘機(jī)的幾何模型。具體參數(shù)及繪圖結(jié)果以以下列圖。設(shè)定運動副拘束分別在基座和座架、座架與軸肩、鏟斗與懸臂之間增加轉(zhuǎn)動副拘束；在懸臂與軸肩之間增加平動副拘束。增加運動副的結(jié)果最后以以下列圖所示。設(shè)定運動分別在基座與座架之間，座架與軸肩之

8、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。增加運動后成效以以下列圖。運動仿真依照設(shè)定的運動進(jìn)行仿真，可以實現(xiàn)早先設(shè)定的運動。丈量和后辦理利用ADAMS自帶的丈量功能，丈量懸臂左端點到軸肩右端點間的距離。而且繪制以下曲線圖：五、實驗總結(jié)傳統(tǒng)設(shè)計方法以經(jīng)驗總結(jié)為基礎(chǔ)，利用經(jīng)驗、公式、圖表、設(shè)計手冊等作為設(shè)計依照，是一種以靜態(tài)分析、近似計算為特色的設(shè)計方法，在設(shè)計速度、設(shè)計精度等方面存在不足?，F(xiàn)代設(shè)計方法是隨計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用而在設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展起來的一門新興的多元交叉學(xué)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(xué)科最優(yōu)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和可靠化。經(jīng)過本門課程以及實驗，使我們加深而且深入理解了現(xiàn)代設(shè)計方法的優(yōu)勢，認(rèn)識現(xiàn)代設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的差別和聯(lián)系，利用現(xiàn)代設(shè)計方法解決機(jī)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