牛頭刨床動態(tài)分析與設計開題報告

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　一、綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據和意義</p><p>　　隨著經濟全球化的發(fā)展，產品的市場競爭日趨激烈，客戶對產品多樣化和個性化的要求愈加迫切。 市場競爭的核心是產品創(chuàng)新，產品創(chuàng)新主要體現在對客戶的響應速度和響應品質上。要想在市場競爭中獲勝，縮短產品開發(fā)周期、快速響應市場，降低產品的生命周期成本，提高產品質量

2、成為企業(yè)追求的目標【1】。為了達到這樣的目標,國內外采用最多的就是虛擬樣機技術。</p><p>　　虛擬樣機技術(Virtual Prototyping Technology，簡稱VPT)是一種全新的機械設計方法，作為一項計算機輔助工程(CAE)技術于上個世紀80年代隨著計算機技術的發(fā)展而出現，在90年代特別是進入21世紀以后得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。在這里，虛擬樣機是針對于物理樣機而言，而虛擬樣機技術則是針對

3、于傳統(tǒng)的設計方法而言。一個機械系統(tǒng)的研究可分為靜力學、運動學和動力學3種類型，而虛擬樣機技術主要進行的是機械系統(tǒng)運動學和動力學分析，因此也被稱之為機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術【2】。而此次的畢業(yè)設計就是用ADAMS來建立機械系統(tǒng)的仿真模型，用戶可以將注意力放在改進模型設計上，而不必關心建立方程、求解方程這些在過去要耗費大量精力的工作，從而大大提高了機械系統(tǒng)仿真的效率。盡管這些動力學軟件都具有一定的三維建模功能，但對于復雜機械系統(tǒng)或零部件幾何外形

4、不規(guī)則的情況，就顯得力不從心，所以一般用專業(yè) 的CAD建模軟件和專業(yè)動力學仿真軟件進行聯合仿真。目前國內這方面常見的是用美國PTC公 司的Pro／E軟件與美國MDI公司的ADAMS軟件結合來開發(fā)復雜機械系統(tǒng)的虛擬樣機【3】。</p><p>　　目前，虛擬樣機技術在一些較發(fā)達國家，如美國、德國、日本等已得到廣泛的應用。應用領域從汽車制造業(yè)、工程機械、航空航天業(yè)、造船業(yè)、機械電子工業(yè)、國防工業(yè)、通用機械到人機工程學

5、、生物力學、醫(yī)學以及工程咨詢等很多方面。所涉及的產品從龐大的卡車到照相機的快門。從上天的火箭到輪船的錨鏈。在各個領域里，針對各種產品，虛擬樣機技術都為用戶節(jié)約了成本，節(jié)省了時間并提供了滿意的設計方案；美國波音747飛機的設計是虛擬樣機技術應用的典范。它的開發(fā)周期從通常的8年減至5年，飛機的設計，裝配和測試均在計算機中模擬完成，保證了一次試制成功；通用動力公司1997年建成了第一個全數字化機車虛擬樣機，并且進行了產品的設計、分析、制造及夾

6、具，模具工裝設計和可維修性設計，覆蓋件設計，整車仿真設計等；Caterpillar公司以前制造一臺大型設備的物理樣機需要數月時間，并耗資數百萬美元。為提高競爭力，必須大幅度消減產品的設計制造成本Caterpillar公司采用虛</p><p>　　擬樣機技術，從根本上改進設計和試驗步驟，實現了快速虛擬試驗多種設計方案．從而使產品成本低，性能卻更加優(yōu)越【4】。由此可見，虛擬樣機技術在國外已經得到了相當大程度上的應用

7、并獲得了很大的重視。</p><p>　　在我國，機械虛擬樣機技術在某些領域也已得到了一定的應用和推廣。例如月球表面探測機器人方案研究，就是運用虛擬樣機技術對涉及到的多項關鍵技術進行深入研究，并取得可喜成果的。但從目前我國的情況來看，機械虛擬樣機技術還主要只是在專業(yè)研究機構和高校研究機構中應用，只能算是初級應用階段。由此可見，我國機械虛擬樣機技術存在著很大的發(fā)展空間【5】。結合我國的特殊情況，這項技術應優(yōu)先應用于

8、以下方面：1.重點機械投資項目。這種項目投資太大，任何系統(tǒng)設計方面的失誤都會帶來巨大的經濟損失。運用虛擬樣機技術不僅可以避免損失，而且會找到滿意的優(yōu)化方案。與巨大的投資相比，建立虛擬模型及模擬的費用微乎其微。2.樣機引進項目。自開放以來，我國從發(fā)達國家引進了各種機械設備的樣機予以仿制，來提高國內產品的水平。但效果總是差強人意。一個很重要的原因是仿制停留在零件照抄水平上，對于樣機缺乏系統(tǒng)水平的理解。設計人員對樣機只知其然而不知其所以然。如

9、果采用虛擬樣機技術，技術人員便可對引進樣機進行深入研究?？梢宰粉櫂訖C的設計思想，進行子系統(tǒng)的模擬來指導其設計，更重要的是可以發(fā)現樣機的缺陷以便索賠或改造。3.國民經濟的骨干行業(yè)。像汽車工</p><p>　　在這個課題中我們要對牛頭刨床進行三維建模并動態(tài)仿真分析，牛頭刨床是刨削類機床中應用較廣的一種， 主要用于單件小批生產中刨削中小型工件上的平面、成形面和溝槽等。一般牛頭刨床工作原理是當曲柄勻速轉動時， 搖桿左右

10、擺動，使牛頭刨床的刨刀沿著固定的軌跡運動，通過曲柄轉動驅動刨頭作往復移動。牛頭刨床機構具有急回的特性，即牛頭刨床工作時刨刀慢慢向前移動，完成一次工作后刨刀急速返回原來的位置。如何實現刨頭在切削行程中速度平穩(wěn),，難以憑經驗確定。而且機構的幾何參數對切削行程刨頭速度的平穩(wěn)性的影響，也難以直接判斷。為了確定牛頭刨床的設計是否滿足要求，就必須對其進行分析【7】。</p><p>　　選取該課題主要是為了研究牛頭刨床的動態(tài)

11、仿真分析，利用仿真技術建立牛頭刨床的虛擬樣機模型，能夠實現對整個系統(tǒng)的運動分析、動力分析、載荷及應力分析等?？梢詣討B(tài)觀察其運行情況，揭示機構的運動規(guī)律和受力狀態(tài)，為設計分析提供一種全新的方法，可預測其整體性能，進而改進設計，由于工作量大，同時時間有限，本設計只進行方案分析、結構分析、三維建模、運動仿真分析。通過ADAMS進行仿真分析，可得到刨床急回機構運動過程中刨刀的位移、速度、加速度曲線，仿真結果驗證了ADAMS在刨床機構動態(tài)設計中的

12、可行性與可靠性，從而大大提高了機械效率，并達到最佳切削效果【8】。</p><p>　　仿真技術可縮短設計周期、降低設計成本、在機構運行前預先評估設計的作用和功效，快速并且直觀的進行優(yōu)化設計。利用ADAMS的虛擬樣機技術可以快速準確地對牛頭刨床操縱穩(wěn)定性能進行仿真，從而對其性能做出預測和評估，為設計和改型提供依據和參考，減少開發(fā)費用，縮短設計周期，提高產品競爭力，具有重要的現實及工程意義。</p>

13、<p>　　二、研究的基本內容，擬解決的主要問題：</p><p>　　研究并選定牛頭刨床機構；</p><p>　　對所選牛頭刨床進行結構分析（包括運動副、自由度、約束等）；</p><p>　　對選定牛頭刨床用Pro/E進行三維建模； </p><p>　　將三維模型導入ADAMS，分析各個部件的位移、速度、加速度等參數； &l

14、t;/p><p>　　完善牛頭刨床的模型設計使得其有更理想的運動參數。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施：</p><p><b>　　研究步驟:</b></p><p>　　利用Pro/E設計機械手三維實體模型；</p><p>　　導入到ADAMS中；</p><p

15、>　　對牛頭刨床進行動態(tài)模擬仿真；</p><p><b>　　結果分析；</b></p><p><b>　　撰寫說明書。</b></p><p><b>　　研究方法及措施:</b></p><p>　　自己查看文獻資料并上網尋找其他資料；</p>&l

16、t;p>　　每周集結問題向老師討教；</p><p>　　同學之間相互研究討論。</p><p><b>　　四、研究工作進度：</b></p><p><b>　　五、主要參考文獻：</b></p><p>　　[1]李旭榮,鄭相周. 基于ADAMS的牛頭刨床工作機構虛擬樣機設計與動態(tài)仿真[

17、J]. 中國工程機械學報,2007,5(4):437-446.</p><p>　　[2]王侃,楊秀梅. 虛擬樣機技術綜述[J]. 新技術新工藝, 2008(3):29-33.</p><p>　　[3]羅錦華,章程,趙成宏. 基于Pro／E和ADAMS的動力學聯合仿真研究[J]. 船電技術, 2011,31(9):69-71.</p><p>　　[4]張洪國.

18、虛擬樣機綜述[J]. 機電產品開發(fā)與創(chuàng)新, 2008,21(5):129-130.</p><p>　　[5]劉淑芬,劉輝. 機械領域虛擬樣機技術綜述[J]. 五金科技, 2009,37(2):32-34.</p><p>　　[6]趙志平,李新勇. 虛擬樣機技術及其應用和發(fā)展[J]. 機械研究與應用, 2006,19(1):6-7.</p><p>　　[7]周毅

19、鈞,李坤. 基于ADAMS牛頭刨床機構建模與仿真分析[J]. 安徽理工大學學報, 2010,30(2):25-28.</p><p>　　[8]劉守法,楊宏才.基于ADAMS的B635A型刨床急回機構運動學仿真[J]. 煤礦機械,2010,31(7):49-51.</p><p>　　[9]李增剛．ADAMS入門詳解與實例[M]．國防工業(yè)出版社，2006.</p><p

20、>　　[10]Zhengyan Zhang,Dingfang Chen,Min Feng. Dynamics Model and Dynamic Simulation of Overhead Crane Load Swing Systems Based on the ADAMS[M].China Academic Journal Electronic Publishing House.1994:484-487.</p>

21、<p>　　[11]楊洪偉. Pro/E模型導入ADAMS問題探討[J]. 中國科技信息,2010,(6):83-87</p><p>　　[12]馬成習. 基于Pro /E 的牛頭刨床運動機構建模及其運動仿真分析[J]. 機械設計與制造,2008,(10):182-183.</p><p>　　[13]李俄鋒,徐學林. 基于Pro /E和ADAMS的林木干果采摘臂的運動仿真

22、分析[J]. 林業(yè)機械與木工設備,2010,38(2):34-48.</p><p>　　六、指導教師審核意見： </p><p>　　指導教師簽字： </p><p><b>　　年　　月　　日</b></p><p>　　七、系（教研室）評議意見： </p><p>

23、;　　系（教研室）主任簽字： </p><p><b>　　年　　月　　日</b></p><p>　　八、開題小組評審意見：</p><p>　　開題小組負責人簽字：　　　　 </p><p><b>　　年　　月　　日</b></p><p&g