基于ADAMS二次开发的零部件约束库建模仿真研究_图文

1、基金项目：国家自然科学基金资助项目（）! 基于二次开发的零部件约束库建模仿真研究戴闻，刘强，袁松梅（北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京）引言近年来，由于虚拟样机技术具有的开发成本低、速度快、灵活性强、可以有效地减少设计反复和有利于实现并行设计及物理样机所无法比拟的优势，该项技术已经越来越广泛地应用到实际机械系统的方案讨论与设计验证中来。而作为实现虚拟样机技术最为强大和应用最为广泛的专业软件之一的也逐渐受到更多的重视。是以近年发展起来的多体系统动力学理论为基础而开发出的目前世界范围内使用最广泛的大型机械系统仿真分析软件。它使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统

2、几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。在应用进行机械系统的多体动力学仿真时，常常会遇到需要将常用的一些机械关键零部件在仿真环境中进行约束建模简化的问题，而这种约束简化往往又对仿真结果的准确性起到非常关键的影响。同时，由于关键零部件较多，往往成为一种重复性工作，较为复杂繁琐。因此找到一种行之有效的零部件约束简化方法同时将其生成模块化的零件库的形式以方便今后调用，便成为了研究的必

3、要。二次开发简介一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。软件包括核心模块（基本环境）、（求解器）以及其它扩展模块如（仿真后处理模块）等。本研究主要应用下的二次开发。这种方法利用最基本的模块下的，和等工具进行开发。开发过程相对来说简单易学，但必须在环境下运行。具有很强的用户化设计功能，可以根据需要定制用户界面和设计应用程序（如图），来模拟设计环境和自动完成设计分析过程。的用户化设计包括定制用户界面、宏命

4、令用法和条件循环命令摘要：在介绍分析了虚拟样机技术及仿真分析软件的基础上，运用二次开发的方式，基于宽频多模态的零部件结合部等效模型简化的方法，开发了相关关键零部件的模型约束库，并将其应用到对高性能运动平台的动态特性仿真研究当中，验证了建模方法的准确性。关键词：；二次开发；约束建模中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；图图形用户界面对象层次关系制造业信息化机械工程师年第期用法三部分内容，它们建立在命令语言基础上，是工程应用中进行二次开发的有效工具和核心内容。在进行二次开发时，通过设计图形对象，编写参数化函数，直接对图形界面对象进行操作，最终形成仿真模型与优化数学模型的集成。设计对

5、象包括窗体（）菜单（）对话框（）、宏（）等。零部件约束库建模研究机械结构是由许多零部件通过不同种类的结合部联接而成的，在机械产品的制造过程中，整机的动态特性在很大程度上取决于机械系统各个零部件之间结合部的动态特性。结合部都属于“柔性结合”，这种特性会对机械结构动态特性产生很大影响，表现为机械结构的整体刚度降低、阻尼增加，从而使得结构固有频率降低，振动形式复杂化。因此，在机械系统装配过程中，必须考虑结合部及其动态特性的影响，以保证整体机械结构良好的动态性能。如图，以交叉滚子直线导轨为例，当结合部受到外加复杂动载荷作用时，结合部会产生多自由度、有阻尼的微幅振动（即变化的微小相对位移或转动），从而使

6、结合部有可能表现出既有弹性又有阻尼，既储存能量又消耗能量的“柔性结合”的本质及特性。因此，从定性出发，可将结合部等效为若干弹簧和阻尼器构成的动力学模型。同样的，对于在机械系统中广泛应用的螺栓等零部件，常用的办法是将其按固定约束副处理，但是并不能很好地反映出系统的实际特性。而在对其进行动力学建模仿真时也可以将其简化为弹簧阻尼器单元，将接触面的结合部刚度、阻尼值简化到相应弹簧单元中，再定义其约束和运动关系，从而能较好地模拟实际工作状况（如图）。在中应用之前介绍的二次开发的方式，通过设计对象，编写参数化函数，运用提供的编程语言编写宏，以完成对所需零部件的建模、施加约束和仿真等步骤。进而完成模块化的零

7、部件约束库的搭建，为今后的应用打下基础。面向高性能运动平台的仿真研究为了验证该零部件约束库的正确性，将得到的交叉滚子导轨和螺栓连接的等效简化模型应用到某高性能直线运动工作平台（如图）的仿真研究中。该高性能运动平台的加速度能达到，因而其动态性能，尤其是高频工作状态下的动态特性是其主要的性能指标。定义完约束和作用力之后，对运动平台进行动力学仿真，通过观察仿真得到的系统频率响应图（如图、图）可以发现，该仿真结果能够很好地反映出实际的系统动态特性，进而可以证明这一套约束建模方法是行之有效的。结论为了更好地模拟仿真出实际机械系统的动态性能，本文应用基于宽频多模态的零部件结合部等效模型简化的方法，运用二次

8、开发的方式建立了相关的关键零部件的约束库，找到了较为有效一套建模仿真方法，同时避免了重复性建模和加载的弊端，为今后进一步实现对机械系统的精确仿真打下了坚实的基础。参考文献冯景华，吴南星，余冬玲机械系统动态仿真技术及的图交叉滚子直线导轨等效简化模型图螺栓连接等效约束简化模型图导轨约束库参数输入界面图螺栓约束库参数输入界面图高性能直线运动平台图导轨简化模型在平台仿真中的应用图螺栓简化模型在平台仿真中的作用图系统轴频率响应图图系统轴频率响应图机械工程师年第期制造业信息化! !理论基础研究机械设计与制造，（）：高级培训教程邢俊文，陶永忠，译北京：清华大学出版社，张学良，等机械结合面动态特性及应用北京：

9、中国科学技术出版社，齐畅高性能工作台的运动建模与控制研究北京：北京航空航天大学，（编辑黄荻）作者简介：戴闻（），男，硕士研究生，主要研究方向为机电系统计算机辅助分析与设计。刘强（），男，教授，博士生导师，主要研究方向为高性能运动系统分析与控制、数控加工过程动力学仿真及优化和虚拟加工、与微纳制造。收稿日期：基于的模式网络化的航天标准连接件库的建立付宜利，苗茹花，李荣（哈尔滨工业大学现代生产技术中心，哈尔滨）前言随着标准化工作的不断进行，在设计中使用标准件可以给设计、制造、装配、维修和备件带来很大的方便。建立标准件库，设计简单明了的界面，通过修改界面上的关键参数便可以得到这些常用标准件的三维模型。

10、随着信息技术和网络技术的迅速发展，构建网络化的标准件库已成为零件库发展的一种新趋势。目前，一直是高端市场中的主流产品之一。随着三维设计的日益普及，在国内的用户也越来越多，因此针对航空工业标准里的连接件，研究开发基于平台的模式网络化标准件数据库，具有重要的意义。连接件库系统开发的方法开发标准件库的方法很多，目前基于的标准件库开发采用的基本方法有：电子表格法、用户自定义特征法、关系表达式法以及编程法。这些方法各有长短，本文采用的建库方法是以为软件开发平台，以和为开发工具，利用参数化建模技术，（）数据库访问技术以及技术，建立基于结构的网络环境下的可参数化三维零件库系统。该方法克服了传统建库方式的不足

11、，使参数化标准件入库程序模板化，程序代码可重用性高，可提高标准件库的开发速度。实践证明是一种行之有效的建库方式。系统的体系结构本标准件库采用数据驱动参数化模板的方法来生成标准件。标准件数据库包括标准件几何信息、非几何信息，还包括参数化模板、预览图文件等。标准件库主要由大模块组成：数据库接口模块、标准件库信息管理模块、模型驱动模块。体系结构见图，图中箭头代表了数据的流向。标准件库信息管理模块包括用户管理、建库工具、标准件调用、标准件查询、标准件管理等几部分，主要负责与平台无关的标准件信息管理业务。模型驱动模块利用平台提供的二次开发接口，通过读取数据库参数驱动模板零件参数的方法来实现标准件的生成。建库的方法本标准件库采用数据驱动参数化模板的方法来生成标准件。首先用零件族法，创建零件参数化模板，并将此模板文件（）以及此标准件的几何信息、非几何信息、预览图文件等存放到数据库中；然后用中的设计用户调用标准件库的界面，利用平台提供的技术编写参数化驱动程序；最后设置零件装配环境。用户只需选择标准件的型号和尺寸，直接在装配环境下，就能得到对应的零件族中的某一个实例零件，实现摘要：基于，提出了一种以和为开发工具，以作为标准的通