機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

-.z.課程名稱：機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法上課時(shí)間：2021年春季機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)報(bào)告**：**：班級(jí)：所在學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院任課教師：旭堂實(shí)驗(yàn)名稱機(jī)電產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法文奇**1120810610班級(jí)1208106實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)日期2021-06-11評(píng)分指導(dǎo)教師旭堂同組成員其他如昊一、實(shí)驗(yàn)工程與實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)工程:典型機(jī)電產(chǎn)品多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)。試驗(yàn)?zāi)康模?1)掌握典型機(jī)電產(chǎn)品多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件環(huán)境組成，包括建模軟件、分析軟件、協(xié)同平臺(tái)。(2〕自主設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型、分析過(guò)程、優(yōu)化目標(biāo)。(3)對(duì)得到的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)展定性分析，解釋結(jié)果的合理性，編寫(xiě)上機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，如下列圖所示：包括產(chǎn)品CAD建模、有限元分析FEM、動(dòng)力學(xué)仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。計(jì)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(jì)仿真軟件。協(xié)同設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)組成三、實(shí)驗(yàn)原理典型機(jī)電產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)學(xué)模型；根據(jù)CAD和ADAMS傳過(guò)來(lái)的構(gòu)造模型和邊界條件分析零件應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)；用ADAMS分析得到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)〔位移、速度〕。協(xié)同設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)組成四、實(shí)驗(yàn)容與步驟〔1〕總體方案設(shè)計(jì)SysML語(yǔ)言是UML語(yǔ)言(UnifiedModelingLanguage，統(tǒng)模語(yǔ)言，一種面向?qū)ο蟮臉?biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)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(kuò)展，是近年提出的用于系統(tǒng)體系構(gòu)造設(shè)計(jì)的多用途建模語(yǔ)言，用于對(duì)由軟硬件、數(shù)據(jù)和人綜合而成的復(fù)雜系統(tǒng)的集成體系構(gòu)造進(jìn)展可視化的說(shuō)明、分析、設(shè)計(jì)及校驗(yàn)。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(tái)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(yùn)行Preprocessor->Modeling->Volumns->Cylinder->SolideCylinder，彈出如下對(duì)話框，在對(duì)話框中輸入相應(yīng)數(shù)值，點(diǎn)OK生成零件模型。2.選擇單元類型運(yùn)行Preprocessor->ElementType->Add/Edit/Delete，選擇Structural中的Solid，由于10個(gè)結(jié)點(diǎn)的單元計(jì)算精度要比8個(gè)結(jié)點(diǎn)的計(jì)算精度高，應(yīng)選擇“Tet10node92〞單元。3.材料屬性設(shè)置運(yùn)行Preprocessor->MaterialProps>MaterialModels，彈出如下所示對(duì)話框，依次雙擊Structural，Linear，Elastic，Isotropic，彈出圖所示對(duì)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(yùn)行Preprocessor->Meshing->Sizetrl->ManualSize->Global->Size設(shè)置劃分網(wǎng)格的大小。運(yùn)行Mesh->MeshTool，彈出如下圖對(duì)話框，在Shape選項(xiàng)欄后面，選擇Tri和Free，單擊Mesh彈出選擇實(shí)體對(duì)話框，選擇一個(gè)實(shí)體進(jìn)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(diǎn)，彈出圖所示對(duì)話框，選擇AllDOF，單擊OK。在圓盤中心適當(dāng)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(duì)話框。拾取一個(gè)或多個(gè)面，單擊OK按鈕。彈出如下圖對(duì)話框。在VALUE選項(xiàng)欄中填寫(xiě)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(yùn)行Solution->Solve->CurrentLS，彈出如下圖對(duì)話框。8.結(jié)果顯示運(yùn)行GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu，彈出如下圖對(duì)話框，運(yùn)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(yùn)動(dòng)學(xué)仿真1.構(gòu)造ADAMS樣機(jī)機(jī)械模型依據(jù)實(shí)驗(yàn)題目給定的數(shù)據(jù)來(lái)繪制挖掘機(jī)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(yùn)動(dòng)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(dòng)副約束；在懸臂與軸肩之間添加平動(dòng)副約束。添加運(yùn)動(dòng)副的結(jié)果最終如下列圖所示。3.設(shè)定運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，并設(shè)定相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)函數(shù)；在懸臂與軸肩之間設(shè)定平行運(yùn)動(dòng)。添加運(yùn)動(dòng)后效果如下列圖。4.運(yùn)動(dòng)仿真按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)進(jìn)展仿真，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)。5.測(cè)量和后處理利用ADAMS自帶的測(cè)量功能，測(cè)量懸臂左端點(diǎn)到軸肩右端點(diǎn)間的距離。并且繪制如下曲線圖：五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法以經(jīng)歷總結(jié)為根底，利用經(jīng)歷、公式、圖表、設(shè)計(jì)手冊(cè)等作為設(shè)計(jì)依據(jù)，是一種以靜態(tài)分析、近似計(jì)算為特征的設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)速度、設(shè)計(jì)精度等方面存在缺乏?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用而在設(shè)計(jì)領(lǐng)域開(kāi)展起來(lái)的一門新興的多元穿插學(xué)科。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，實(shí)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。通過(guò)本門課程以及實(shí)驗(yàn)，使我們加深并且深入理解了現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)，了解現(xiàn)代設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的區(qū)別和聯(lián)系，利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法解決機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的問(wèn)題以及解決思路。在本次實(shí)驗(yàn)中，我們也掌握了新的軟件，對(duì)于