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1adams虛擬樣機技術

1．1建立虛擬樣機模型在ADAMS中按照該機構的實際尺寸和形狀建立初始模型，根據實際的運動情況在各個部件之間施加相應的約束與載荷。添加約束和載荷時應注意選擇約束和載荷的類型、作用部件、作用點和方向。在依次完成導入幾何建模、約束的施加、載荷的施加后，在ADAMS軟件中建立起來的整個虛擬樣機如圖2所示。

1．2測試初始模型通過作用在操作手柄上端80N的力來產生至少800N的夾緊力，來對該機構進行一次動態仿真。當D處于F和C的連線時，夾緊力達到最大值。通過測量角度來反映手柄壓下的行程，彈簧掛鎖鎖緊時，手柄需要壓過鎖緊點位置，從而保證掛鎖處于自鎖狀態。借助傳感器使該角度在不小于0°時仿真停止，再進行一次動態仿真來測量彈簧力和角度的變化值，仿真結果如圖3所示。

1．3檢測測試結果下面調入物理樣機試驗數據，將模擬仿真結果與物理樣機試驗數據對照比較，如圖4所示。驗證了所設計方案的可行性。

1．4虛擬樣機模型參數化的優化a)參數化模型本文的虛擬樣機模型是依附于設計點建立的，因此采用參數化點坐標的方法。將設計點的坐標參數化，可以自動地修改與設計點有關的對象，并利用這些點產生新的構件，當這些設計點的參數改變時，與其相關聯的幾何形體也將自動更新，得到新的虛擬樣機模型，故通過將點的坐標參數化可以實現彈簧掛鎖機構模型的參數化。本文將設計點POINT－1作為原點，其參數值不變，對設計點POINT－2一POINT－6的橫坐標和縱坐標進行參數化處理，創建設計變量DV－1～DV－10。b)優化設計優化分析是ADAMS/View提供的一種高級參數化計算、分析工具，在設定的變化范圍內，通過分析程序自動地調整設計變量，求取最佳設計。樣機優化設計方法有2種:1)同時考慮各個設計變量，進行仿真分析，得出優化結果，這種方法在設計變量較少時適用;2)先分別對每個設計變量進行優化靈敏度分析，選取靈敏度最高，即對設計影響最大的幾個變量進行調整，得出優化結果，該方法在設計變量較多時適用。本文采用2)方法，優化目標是使彈簧掛鎖機構夾緊力達到最大。為了對虛擬樣機模型進行細化處理，需要創建設計變量，并對設計變量值進行設計。用設計變量代替虛擬樣機模型中設計點的x和y坐標值。但為了保證機構的封閉性要求，保留手柄端點point－4坐標值為常數。設計變量設置如圖5所示。

1．5虛擬樣機模型設計研究為快速地獲得虛擬樣機的改善模型，在滿足手柄能通過死點的條件下，需要對一些點進行設計方案研究，從中找出一種較優的方案使夾緊力最大，同時可以迅速確定設計變量的取值范圍。下面對其中DV－1變量方案評估，評估結果如下圖6所示。同理，在其余變量保持恒定的基礎上，分別對每一個變量進行設計研究，以直觀比較系統模型針對各個設計變量的靈敏度，結果見表1，其中敏感度定義為彈簧力相對變量的斜率。優化設計過程中，必不可少的重要環節就是評估系統模型針對不同設計變量的靈敏度，而靈敏度對最優化設計時設計變量的選擇起到至關重要的作用。通過參數化可以迅速分析得知哪些設計變量對目標函數影響較大，哪些設計變量對目標函數影響較小，選擇影響較大的設計變量作為目標函數的設計變量進行優化設計。在本機構中，DV－4、DV－6和DV－8的敏感度最大，那么這3個變量對該目標函數的影響最大，在接下來的優化設計中將選擇這3個變量作為主要目標函數的設計變量進行優化設計。

1．6虛擬樣機模型優化設計通過對DV－4、DV－6和DV－8的變量初始值，即設計點的相關坐標進行微調，觀察比較微調前后目標函數的變化，驗證結果顯示設計模型能夠滿足優化設計的要求，使彈簧掛鎖機構夾緊力達到最大，達到本次優化設計目標。

2結語

利用ADAMS建立虛擬樣機模型并進行仿真優化設計是一種簡便直觀的方法，既省去了建立機構參數與目標函數之間關系式和編程復雜程序的耗時工作，使復雜機械結構的優化設計變得簡便易行，又提高了優化效率，簡化了產品的設計過程，縮短了產品的研發周期，從而降低了產品的制造成本，為現代產品的設計提供了一種新思路。

作者：蔣新雅王金龍單位：四川大學