牛頭刨床動態(tài)分析與設(shè)計開題報告

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

2、成為企業(yè)追求的目標(biāo)【1】。為了達(dá)到這樣的目標(biāo),國內(nèi)外采用最多的就是虛擬樣機技術(shù)。</p><p>　　虛擬樣機技術(shù)(Virtual Prototyping Technology，簡稱VPT)是一種全新的機械設(shè)計方法，作為一項計算機輔助工程(CAE)技術(shù)于上個世紀(jì)80年代隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)，在90年代特別是進入21世紀(jì)以后得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)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(shù)則是針對

3、于傳統(tǒng)的設(shè)計方法而言。一個機械系統(tǒng)的研究可分為靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)3種類型，而虛擬樣機技術(shù)主要進行的是機械系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)分析，因此也被稱之為機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)【2】。而此次的畢業(yè)設(shè)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(shè)計上，而不必關(guān)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(xué)軟件都具有一定的三維建模功能，但對于復(fù)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(xué)仿真軟件進行聯(lián)合仿真。目前國內(nèi)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(jié)合來開發(fā)復(fù)雜機械系統(tǒng)的虛擬樣機【3】。</p><p>　　目前，虛擬樣機技術(shù)在一些較發(fā)達(dá)國家，如美國、德國、日本等已得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用領(lǐng)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(xué)

5、、生物力學(xué)、醫(yī)學(xué)以及工程咨詢等很多方面。所涉及的產(chǎn)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(lǐng)域里，針對各種產(chǎn)品，虛擬樣機技術(shù)都為用戶節(jié)約了成本，節(jié)省了時間并提供了滿意的設(shè)計方案；美國波音747飛機的設(shè)計是虛擬樣機技術(shù)應(yīng)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(shè)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(shù)字化機車虛擬樣機，并且進行了產(chǎn)品的設(shè)計、分析、制造及夾

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

7、并獲得了很大的重視。</p><p>　　在我國，機械虛擬樣機技術(shù)在某些領(lǐng)域也已得到了一定的應(yīng)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(shù)對涉及到的多項關(guān)鍵技術(shù)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(shù)還主要只是在專業(yè)研究機構(gòu)和高校研究機構(gòu)中應(yīng)用，只能算是初級應(yīng)用階段。由此可見，我國機械虛擬樣機技術(shù)存在著很大的發(fā)展空間【5】。結(jié)合我國的特殊情況，這項技術(shù)應(yīng)優(yōu)先應(yīng)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(shè)計方面的失誤都會帶來巨大的經(jīng)濟損失。運用虛擬樣機技術(shù)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(dá)國家引進了各種機械設(shè)備的樣機予以仿制，來提高國內(nèi)產(chǎn)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(shè)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(shù)，技術(shù)人員便可對引進樣機進行深入研究?？梢宰粉櫂訖C的設(shè)計思想，進行子系統(tǒng)的模擬來指導(dǎo)其設(shè)計，更重要的是可以發(fā)現(xiàn)樣機的缺陷以便索賠或改造。3.國民經(jīng)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(yīng)用較廣的一種， 主要用于單件小批生產(chǎn)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(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動驅(qū)動刨頭作往復(fù)移動。牛頭刨床機構(gòu)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(xiàn)刨頭在切削行程中速度平穩(wěn),，難以憑經(jīng)驗確定。而且機構(gòu)的幾何參數(shù)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(shè)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(shù)建立牛頭刨床的虛擬樣機模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對整個系統(tǒng)的運動分析、動力分析、載荷及應(yīng)力分析等?？梢詣討B(tài)觀察其運行情況，揭示機構(gòu)的運動規(guī)律和受力狀態(tài)，為設(shè)計分析提供一種全新的方法，可預(yù)測其整體性能，進而改進設(shè)計，由于工作量大，同時時間有限，本設(shè)計只進行方案分析、結(jié)構(gòu)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(gòu)運動過程中刨刀的位移、速度、加速度曲線，仿真結(jié)果驗證了ADAMS在刨床機構(gòu)動態(tài)設(shè)計中的

12、可行性與可靠性，從而大大提高了機械效率，并達(dá)到最佳切削效果【8】。</p><p>　　仿真技術(shù)可縮短設(shè)計周期、降低設(shè)計成本、在機構(gòu)運行前預(yù)先評估設(shè)計的作用和功效，快速并且直觀的進行優(yōu)化設(shè)計。利用ADAMS的虛擬樣機技術(shù)可以快速準(zhǔn)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(yù)測和評估，為設(shè)計和改型提供依據(jù)和參考，減少開發(fā)費用，縮短設(shè)計周期，提高產(chǎn)品競爭力，具有重要的現(xiàn)實及工程意義。</p>

13、<p>　　二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：</p><p>　　研究并選定牛頭刨床機構(gòu)；</p><p>　　對所選牛頭刨床進行結(jié)構(gòu)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(dǎo)入ADAMS，分析各個部件的位移、速度、加速度等參數(shù)； &l

14、t;/p><p>　　完善牛頭刨床的模型設(shè)計使得其有更理想的運動參數(shù)。</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(shè)計機械手三維實體模型；</p><p>　　導(dǎo)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(jié)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(xiàn)資料并上網(wǎng)尋找其他資料；</p>&l

16、t;p>　　每周集結(jié)問題向老師討教；</p><p>　　同學(xué)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(xiàn)：</b></p><p>　　[1]李旭榮,鄭相周. 基于ADAMS的牛頭刨床工作機構(gòu)虛擬樣機設(shè)計與動態(tài)仿真[

17、J]. 中國工程機械學(xué)報,2007,5(4):437-446.</p><p>　　[2]王侃,楊秀梅. 虛擬樣機技術(shù)綜述[J]. 新技術(shù)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(xué)聯(lián)合仿真研究[J]. 船電技術(shù), 2011,31(9):69-71.</p><p>　　[4]張洪國.

18、虛擬樣機綜述[J]. 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, 2008,21(5):129-130.</p><p>　　[5]劉淑芬,劉輝. 機械領(lǐng)域虛擬樣機技術(shù)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(shù)及其應(yīng)用和發(fā)展[J]. 機械研究與應(yīng)用, 2006,19(1):6-7.</p><p>　　[7]周毅

19、鈞,李坤. 基于ADAMS牛頭刨床機構(gòu)建模與仿真分析[J]. 安徽理工大學(xué)學(xué)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(gòu)運動學(xué)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(dǎo)入ADAMS問題探討[J]. 中國科技信息,2010,(6):83-87</p><p>　　[12]馬成習(xí). 基于Pro /E 的牛頭刨床運動機構(gòu)建模及其運動仿真分析[J]. 機械設(shè)計與制造,2008,(10):182-183.</p><p>　　[13]李俄鋒,徐學(xué)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(shè)備,2010,38(2):34-48.</p><p>　　六、指導(dǎo)教師審核意見： </p><p>　　指導(dǎo)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(fù)責(zé)人簽字：　　　　 </p><p><b>　　年　　月　　日</b></p><p&g