基于虚拟样机技术的锻造操作机动力学仿真研究

摘要

锻造操作机是锻造水压机的主要配套设备,也是国家重载操作设备,其特点是载荷大、惯量大、自由度多、多维力位操控能力强,与加工设备协调作业,可以大大提高制造能力、制造精度、生产效率和材料利用率,降低能耗。鉴于锻造操作机很难通过物理样机进行性能检测,本文利用SolidWorks和ADAMS软件平台,建立了锻造操作机的三维数字化虚拟样机,并对其进行了较为系统的多体系统运动学和动力学仿真分析,实现了计算机对锻造操作机在刚性体和刚柔混合体两种情况下的不同工况仿真分析。本文主要完成了如下几方面的工作:
　　 (1)对锻造操作机研究的现状、虚拟样机技术理论的发展和它所需计算机应用平台——ADAMS软件等进行综述,并对ADAMS多刚体系统动力学和多柔性体系统动力学的理论基础进行了介绍；
　　 (2)根据锻造操作机的结构,简化出适合动力学仿真的物理模型,运用三维实体造型软件Solidworks,建立锻造操作机整机系统各个部件的三维实体模型,并组装成装配体。然后使用Parasolid标准存储,利用ADAMS模块,把模型文件成功导入到ADAMS软件；
　　 (3)利用ADAMS/View对锻造操作机进行刚性的运动学和动力学仿真,分别进行了上下平移和上下摆动两种工况的仿真。对钳杆末端的位移、速度、加速度和钳杆与水平方向的夹角进行了测量,并对上下平移液压缸、上下摆动液压缸、前后推臂间的连杆和后推臂与钳杆间的连接件进行了支反力的仿真；
　　 (4)利用ADAMS/AutoFlex模块对锻造操作机的连杆和连接件构件进行了柔性化处理,并对上下平移工况时的运动学和动力学进行了仿真分析,把仿真出来的结果与刚性体的进行了比较分析。
　　 在锻造操作机中引入虚拟样机技术,从而为将来锻造操作机行业进行计算机平台下虚拟设计的研发打下基础；为锻造操作机的创新设计和优化设计提供先进的技术支持；对加快锻造操作机研制周期、降低研制成本,也具有重要价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 锻造操作机研究背景与意义

1.2 锻造操作机的研究现状

1.2.1 锻造操作机生产现状

1.2.2 锻造操作机研究现状

1.3 锻造操作机的发展方向

1.3.1 锻造操作机的技术特点

1.3.2 锻造操作机的生产和技术发展趋势

1.4 本文主要研究内容

第2章 虚拟样机技术及ADAMS多体动力学基础理论

2.1 引言

2.2 虚拟样机技术

2.3 ADAMS软件

2.4 ADAMS多刚体系统动力学理论基础

2.4.1 ADAMS多刚体系统的组成

2.4.2 ADAMS多刚体的坐标系统

2.4.3 ADAMS多刚体的自由度

2.4.4 ADAMS多刚体动力学理论

2.5 ADAMS多柔体系统动力学理论基础

2.5.1 多柔体系统中的坐标系

2.5.2 柔性多体系统动力学中的能量方程

2.5.3 ADAMS柔性体模块动力学理论

2.6 本章小结

第3章 锻造操作机仿真模型建立与运动学仿真分析

3.1 虚拟样机锻造操作机的运动学分析概述

3.1.1 基于虚拟样机技术的运动学分析模式

3.1.2 锻造操作机运动学可视化仿真研究流程

3.2 锻造操作机ADAMS模型的建立

3.2.1 锻造操作机零部件的三维造型

3.2.2 锻造操作机的虚拟装配

3.2.3 锻造操作机ADAMS模型的导入

3.3 锻造操作机运动学可视化仿真

3.3.1 锻造操作机钳杆上下平移的运动学仿真

3.3.2 锻造操作机钳杆上下摆动的运动学仿真

3.4 本章小结

第4章 锻造操作机刚体动力学仿真分析

4.1 虚拟样机锻造操作机动力学分析研究内容和方法

4.2 虚拟样机锻造操作机动力学仿真

4.2.1 锻造操作机钳杆上下平移的动力学仿真

4.2.2 锻造操作机钳杆上下摆动的动力学仿真

4.3 本章小结

第5章 锻造操作机刚柔混合动力学仿真分析

5.1 利用ADAMS/AutoFlex建立锻造操作机柔性体

5.2 锻造操作机刚柔混合仿真

5.2.1 锻造操作机钳杆上下平移的刚柔混合运动学仿真

5.2.2 锻造操作机钳杆上下平移的刚柔混合动力学仿真

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文