運(yùn)動(dòng)學(xué)虛擬仿真分析的案例
基于機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析的多噴頭3D打印機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)研究
摘 要：針對(duì)目前3D打印機(jī)打印回轉(zhuǎn)體類型零件速度慢、插補(bǔ)復(fù)雜、效率低等缺陷，設(shè)計(jì)一種3D打印機(jī)，由底座、行星齒輪組、Z軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、橫向絲杠機(jī)構(gòu)和料架等組成。通過(guò)ADAMS仿真軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)虛擬仿真分析。3D打印機(jī)可通過(guò)增加打印噴頭數(shù)量來(lái)提高打印速度。通過(guò)對(duì)多噴頭的協(xié)作打印方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真模擬計(jì)算，得到運(yùn)動(dòng)學(xué)特性。通過(guò)對(duì)比分析不同時(shí)刻的末端執(zhí)行器的速度、加速度和受力情況，驗(yàn)證3D打印機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可行性。相比于傳統(tǒng)3D打印機(jī)，該打印機(jī)對(duì)于回轉(zhuǎn)體零件的打印效率顯著提高。
關(guān)鍵詞：3D打印機(jī);ADAMS;FDM;柱坐標(biāo);多噴頭;
3D Systems公司創(chuàng)始人Hull首次申請(qǐng)立體光刻技術(shù)以來(lái)，3D打印機(jī)開(kāi)始蓬勃發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于3D打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷探索與研究，許多不同類型和結(jié)構(gòu)的打印機(jī)逐漸被使用[1,2]。至今已有熔融沉積成型（FDM）、光固化成型（SLA）、三維粉末粘接（3DP）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）和無(wú)模鑄型制造技術(shù)（PCM）等3D打印機(jī)工藝。而Stratasys公司創(chuàng)始人Crump研發(fā)FDM工藝的3D打印機(jī)憑借著維護(hù)成本低，構(gòu)造原理較為簡(jiǎn)單和使用便利等特點(diǎn)被大范圍應(yīng)用[3,4,5]。其中，Bowyer改進(jìn)了串聯(lián)機(jī)構(gòu)立體式3D打印機(jī)，方向靈活，易于控制但打印精度較低，需要同時(shí)控制工作臺(tái)和打印頭才能實(shí)現(xiàn)打印。后有學(xué)者鑒于串聯(lián)所產(chǎn)生的一系列問(wèn)題申請(qǐng)了基于Delta并聯(lián)機(jī)械結(jié)構(gòu)的3D打印機(jī)專利，提高打印精度與質(zhì)量，但由于結(jié)構(gòu)的局限性，打印回轉(zhuǎn)體類型程序復(fù)雜，控制較為困難[6]。機(jī)械臂3D打印技術(shù)可以多個(gè)自由度快速打印，可見(jiàn)該技術(shù)對(duì)編程要求極高[7,8,9,10]。
展開(kāi) 渦旋壓縮機(jī)的虛擬建模與運(yùn)動(dòng)仿真
摘 要: 為了分析渦旋壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，采用三維實(shí)體建模和虛擬樣機(jī)軟件對(duì)其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了三維實(shí)體建模，通過(guò)渦旋壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真，獲得了準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)曲線，保證了渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的正確性和可靠性，提高了整體設(shè)計(jì)效率和精度。
關(guān)鍵詞: 渦旋壓縮機(jī); 虛擬建模; 運(yùn)動(dòng)仿真
前言：虛擬樣機(jī)( Visual Prototype) 技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)等技術(shù)手段把產(chǎn)品資料集成到一個(gè)可視化環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的仿真分析。使用系統(tǒng)仿真軟件，可以在各種虛擬環(huán)境中真實(shí)地模擬系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，不斷修改設(shè)計(jì)缺陷及改進(jìn)系統(tǒng)，直至獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，最終做出比較理想的物理樣機(jī)［1］。
在眾多的商業(yè)產(chǎn)品中，美國(guó) MDI 公司的 ADAMS軟件是最具權(quán)威性、應(yīng)用范圍最廣的虛擬樣機(jī)仿真軟件。它不但可以方便快捷地對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，而且其開(kāi)放的程序結(jié)構(gòu)和接口還使它成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊虛擬樣機(jī)分析的二次開(kāi)發(fā)工具［2］。本文采用ADAMS 軟件對(duì)高效低噪渦旋壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真研究。
渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理渦旋壓縮機(jī)主要由動(dòng)渦旋盤(pán)、靜渦旋盤(pán)、十字滑環(huán)、曲軸和支架體等零件組成
渦旋壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2012 年第 40 卷第 1 期 流 體 機(jī) 械 17動(dòng)、靜渦旋盤(pán)偏心一定距離相錯(cuò)某一角度安置在一起。動(dòng)靜渦旋齒相互嚙合后形成多個(gè)封閉容積，動(dòng)渦旋在曲軸驅(qū)動(dòng)和防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)限制下，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。使動(dòng)、靜渦旋齒相互嚙合形成的月牙形封閉容積發(fā)生周期變化，實(shí)現(xiàn)氣體的吸入、壓縮和排氣，參見(jiàn)圖 2 所示。
渦旋壓縮機(jī)工作原理3 公轉(zhuǎn)型渦旋壓縮機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖 3、圖 4 示出渦旋式壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型。
展開(kāi) 三自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析+仿真 ￥40
=trans( JD(2)+pi/2, 0, 0, pi/2);
T23 =trans( JD(3), 0.328, 0, 0);
T06 =T01*T12*T23;
End
1.%2.%3 機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題采用矩陣逆乘方法進(jìn)行求解，如下所示：
1.
基于ADAMS的助老起升裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析
摘 要: 針對(duì)老年人在如廁時(shí)由于膝關(guān)節(jié)老化而難以站立的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的自動(dòng)化助老起升 裝置。首先基于機(jī)械原理完成核心機(jī)構(gòu)和裝置的設(shè)計(jì)，然后利用 CＲE O完成三維模型的建立，再在多體動(dòng)力學(xué) ADAMS 軟件中建立該虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，通過(guò)測(cè)量指定點(diǎn)的位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的變化曲線完成仿真 分析，最后在實(shí)驗(yàn)室制造出物理樣機(jī)進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，該研究結(jié)果為后續(xù)批量生產(chǎn)提供理論研究依據(jù)。
關(guān)鍵詞: 虛擬樣機(jī); ADAMS; 四連桿機(jī)構(gòu); 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
0 引 言 伴隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人口老齡化的問(wèn) 題也在不斷加劇，并逐漸成為當(dāng)今社會(huì)的主要問(wèn)題之 一。經(jīng)調(diào)查，我國(guó)每年約有 4 000 萬(wàn)老人會(huì)因地滑摔 倒，其中發(fā)生在衛(wèi)生間里的摔倒事故占 50%，而摔倒 的主要原因是如廁后突然起身導(dǎo)致脆弱的膝蓋無(wú)法 承受身體的重量而摔倒，摔倒問(wèn)題嚴(yán)重影響了老年人 及其家人的身心健康與生活質(zhì)量［1］。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有 一些學(xué)者開(kāi)始研究相關(guān)的產(chǎn)品，市場(chǎng)上已經(jīng)有一些對(duì) 應(yīng)的產(chǎn)品，但是這些產(chǎn)品還存在實(shí)用性不強(qiáng)、結(jié)構(gòu)冗 余、制造成本較貴等問(wèn)題。雷中貴等采用 Vicon 系統(tǒng) 對(duì)老年人從坐姿狀態(tài)到站立狀態(tài)進(jìn)行采樣分析，獲取 了能使老年人順利起身站立的安全速度，但未提及采 用的具體的自動(dòng)化輔助站立裝置［2］。董緒斌等研究 了老年人坐、臥姿態(tài)，通過(guò) ANSYS 有限元技術(shù)完成了 助老床椅一體化的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)雖然可以滿 足基本功能，但是未對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì) 成本還有降低的可能性［3］。王淑坤等利用 CATIA 軟 件和 ADAMS 軟件對(duì)一種助老智能輪椅進(jìn)行了運(yùn)動(dòng) 分析，并通過(guò) ANSYS 軟件對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行了靜力 學(xué)分析，以探究其最大受力和應(yīng)變，但未體現(xiàn)出整體 結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分析，缺少直接投入生產(chǎn)和使用的依 據(jù)［4］。
展開(kāi) 
202基于matlab的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析 ￥15.5
基于matlab的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，分析各個(gè)桿的速度、位移、加速度曲線，以及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫(huà)。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
203基于matlab的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析GUI ￥19.89
基于matlab的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析GUI，包括《系統(tǒng)仿真與matlab》綜合試題文檔。分析滑塊速度、角速度，曲軸投影長(zhǎng)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫(huà)。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
solidworks畫(huà)好的三維立體圖導(dǎo)入adams中并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析
一個(gè)四自由度零件，三維立體圖已經(jīng)用solidworks畫(huà)好并裝配好，需要導(dǎo)入adams中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，可adams軟件
ADAMS行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)仿真
.-95.0,-30.8
嚙合點(diǎn)6
0.0,144.0,270.0
0.0,80.8,-58.8
添加完運(yùn)動(dòng)約束后行星齒輪機(jī)構(gòu)約束簡(jiǎn)圖如圖所示
圖2.行星減速器簡(jiǎn)化約束圖
2.5 添加驅(qū)動(dòng)和負(fù)載扭矩
將J3設(shè)置為主動(dòng)驅(qū)動(dòng)，給予J3恒定的角速度3000°/s，設(shè)置的參數(shù)如圖3所示。
圖3.添加驅(qū)動(dòng)對(duì)話框
2.6 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
前面的參數(shù)設(shè)置完成后，最后只需將仿真時(shí)間設(shè)置為1s，步數(shù)設(shè)置為1000步，啟動(dòng)求解器程序，即可得到仿真圖形。
2.7 仿真結(jié)果
1）傳動(dòng)裝置角速度仿真
經(jīng)過(guò)前面ADMS虛擬樣機(jī)建立后，啟動(dòng)仿真求解程序后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)算后，求解出本文需要仿真的角速度曲線。
a.行星支架運(yùn)動(dòng)角速度
b.太陽(yáng)輪運(yùn)動(dòng)角速度
圖4.輸入軸和輸出軸角速度
2）結(jié)果對(duì)比
行星齒輪減速機(jī)構(gòu)太陽(yáng)輪和行星支架理論上的減速比為：
其中為傳動(dòng)比
為行星輪齒數(shù)，40
為太陽(yáng)輪齒數(shù)，120
計(jì)算得到理論傳動(dòng)比為2.67
由太陽(yáng)輪和行星支架角速度曲線計(jì)算得到仿真減速比為，可以看出在行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真中，仿真結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果高度一致。
3. 動(dòng)力學(xué)仿真
3.1 模型修改
對(duì)于行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真之間的區(qū)別在于齒輪間相互關(guān)系的建立，在運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真中齒輪間靠齒輪副連接，相互之間的運(yùn)動(dòng)與理論值高度吻合。
展開(kāi) 虛擬制造環(huán)境下數(shù)控機(jī)床的摩擦動(dòng)力學(xué)建模與仿真
摘要：利用Pro/E 建立三軸數(shù)控銑床的虛擬模型，以最簡(jiǎn)化原則建立運(yùn)動(dòng)副坐標(biāo)系，對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)
行分析，根據(jù)Karnopp 模型建立虛擬環(huán)境下任意三軸數(shù)控機(jī)床的摩擦動(dòng)力學(xué)模型，并結(jié)合
ADAMS 軟件對(duì)XH － 714 型三軸數(shù)控銑床的圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證在加工過(guò)程中摩擦非
線性對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)加工精度的影響
虛擬制造環(huán)境下數(shù)控機(jī)床的摩擦動(dòng)力學(xué)建模與仿真.pdf
雙足溜冰機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
針對(duì)機(jī)器人自由度較多,不存在固
定基座,常規(guī)的方法不宜進(jìn)行其運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的困難,引入右腳等效滾輪相對(duì)于參考坐標(biāo)系的坐
標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣,建立了雙足溜冰機(jī)器人統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,推導(dǎo)了機(jī)器人正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)公式。通過(guò)
步態(tài)規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型及其推導(dǎo)公式的正確性。
雙足溜冰機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析.pdf
基于MATLABPSimulink 的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
摘要 利用MATLABPSimulink 仿真軟件對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真進(jìn)行研究,提出基于機(jī)構(gòu)仿真工具SimMechanics 的運(yùn)動(dòng)學(xué)
仿真和基于MATLAB 函數(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,并以平面兩關(guān)節(jié)機(jī)器人為例比較了各自的特點(diǎn)。這兩種仿真方法對(duì)于復(fù)雜多
關(guān)節(jié)機(jī)器人也同樣適用。
基于MATLABSimulink的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真.pdf
5450特種車轉(zhuǎn)向桿系運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算
摘 要：本文介紹了5450 特種車轉(zhuǎn)向桿系運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算研究的情況，包括詳細(xì)的桿
系機(jī)構(gòu)建模簡(jiǎn)化、模型的ADAMS 描述和仿真過(guò)程控制。最后給出了仿真分析結(jié)果和性能參數(shù)評(píng)估
的結(jié)論。
主題詞：轉(zhuǎn)向桿系、ADAMS 仿真、受力分析
5450特種車轉(zhuǎn)向桿系運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算.pdf
六軸碼垛機(jī)器人admas正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 ￥48
圖5-13 機(jī)器人ADAMS運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型
圖5-14 機(jī)器人末端軌跡規(guī)劃
5.4.2 各關(guān)節(jié)角位移變化圖
（a）J1變化曲線
（b）J2變化曲線
（c）J3變化曲線
（d）J4變化曲線
（e）J5變化曲線
（f）J6變化曲線
圖5-15 關(guān)節(jié)角位移圖
5.4.3 正運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解后需要對(duì)求出的各個(gè)關(guān)節(jié)的角度再進(jìn)行仿真驗(yàn)證。打開(kāi)后處理模塊中的各關(guān)節(jié)角度曲線，利用Spline樣條函數(shù)采樣工具對(duì)各曲線采集樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，并將采集的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)作為各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的輸入?yún)?shù)。
刪除掉前面在機(jī)器人手腕末端添加的一般點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，將圖中各曲線分別轉(zhuǎn)換為Spline曲線。
展開(kāi) 【免費(fèi)試聽(tīng)】《ADAMS運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)詳解》（第一講）
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授課專家：劉曉東
科研究所從事相關(guān)工作；
多年從事ADAMS動(dòng)力學(xué)仿真工作，具有較為豐富的經(jīng)驗(yàn)；
對(duì)ADAMS軟件的應(yīng)用非常熟悉。
培訓(xùn)大綱
直播
培訓(xùn)目標(biāo)
第一場(chǎng)
（免費(fèi)）
1.ADAMS運(yùn)動(dòng)副的定義和創(chuàng)建
2.運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真實(shí)例詳解（行星齒輪、玻璃切割機(jī)和千斤頂?shù)龋?第二場(chǎng)
1.ADAMS常用運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)函數(shù)（數(shù)學(xué)函數(shù)+IF+STEP+SPLINE）
2.驅(qū)動(dòng)控制仿真實(shí)例講解（機(jī)械手反復(fù)抓取+斗料機(jī)構(gòu)）
第三場(chǎng)
1.ADAMS宏命令的使用
2.常用宏命令及批量建立運(yùn)動(dòng)約束的方法
3.使用宏命令創(chuàng)建齒形鏈動(dòng)力學(xué)仿真（建模+仿真+結(jié)果分析）
第四場(chǎng)
1.ADAMS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真
2.六連桿沖壓機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例（建模+仿真+結(jié)果查看）
四節(jié)直播課
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展開(kāi) 基于DeltaD打印機(jī)的剛?cè)狁詈?em>運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
摘 要:為避免打印機(jī)工作過(guò)程中出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)突變和沖擊,影響打印精度等問(wèn)題,以Delta打印機(jī)為研究對(duì)象,完成3D打印機(jī)的模型繪制,分析其運(yùn)動(dòng)學(xué)求解過(guò)程,建立打印機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并借助Matlab和Adams軟件完成對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的驗(yàn)證.借助Hypermesh對(duì)關(guān)鍵部件柔性化處理,完成剛?cè)狁詈?em>仿真驗(yàn)證,對(duì)特定工況下傳動(dòng)誤差?位移?速度和加速度進(jìn)行分析,驗(yàn)證了模型設(shè)計(jì)的合理性.
關(guān)鍵詞:Delta打印機(jī);運(yùn)動(dòng)學(xué)方程;Matlab;Adams;Hypermesh;傳動(dòng)誤差
相對(duì)其他成型工藝,3D打印機(jī)能夠完成更復(fù)雜的成型工藝,且成型周期短?效率高,從而得到廣泛應(yīng)用.目前市場(chǎng)上主要存在兩種形式的打印機(jī),即Delta打印機(jī)和Reprap打印機(jī),前者構(gòu)型較為復(fù)雜,其有效工作空間往往會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)而受到一定的限制,但是其體積小?精度高?承載能力強(qiáng),因此在成型較為復(fù)雜的零件時(shí)也具備更多的優(yōu)勢(shì)[1G3].
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