基于ADAMS软件的飞锤仿真分析

丁泽峰熊丽

（湖南机电职业技术学院，湖南长沙 410151）

基于ADAMS软件的飞锤仿真分析

丁泽峰熊丽

（湖南机电职业技术学院，湖南长沙 410151）

利用AD AM S的虚拟样机技术对调速器用飞锤机构进行设计分析，建立虚拟样机模型并对其仿真分析，优化三个弹簧的设计系数，得到最佳的运动结构。

AD AM S；飞锤；虚拟样机

近年来汽车行业有了飞速发展，人们对载重车的类型有了更多的要求，为满足车型的变幻需要不同的调速器满足车型的工况要求。这就对飞锤的设计带来了挑战。传统的设计方法是根据经验值来设计出不同参数的弹簧加工出来后装配成飞锤结构。然后进行试验找出最佳的运动曲线而决定飞锤弹簧的参数。这种做法是开发周期长，工作量大，结构设计难以达到最优化的方案，已不能满足日益快速发展的汽车行业。应用虚拟样机制造技术，可以缩短产品设计周期，降低成本，提高质量，提高产品在竞争日益激烈市场中的竞争力。

机械系统动力学仿真技术首次出现于1980年前后，作为一项工程分析技术日益显示出强大的生命力，它可以帮助设计人员在设计早期阶段通过虚拟样机，在系统水平上真实地预测机械结构的工作性能，实现系统的最优设计。MSC.ADAMS是该领域具有代表性的软件系统。基本的MSC.ADAMS配置方案包括交互式图形环境MSC.ADAMS/View和求解器MSC. ADAMS/Solver。基于ADAMS软件，对飞锤结构建立虚拟样机模型，通过使用不同参数的飞锤弹簧得出最佳的飞锤运动曲线。从而满足不同车型的工况要求。

一、虚拟样机的建立

1．建立模型

MSC.ADAMS/View支持多种数据接口，如STEP、IGES、DWG等，但MSC.ADAMS/View并不识别其他CAD系统的装配语义，如对齐、插入、贴合等，通过ADAMS自带的建模功能进行模型的建立。飞锤部件（如图1）可简化为四个零件：飞锤（2个）、飞锤支架（1个）、摆动臂（4个）、弹簧座（2个）。结合MSC. ADAMS软件和该机构工作环境的特点作适当的处理才能较好地建立该运动模型。参考飞锤的实物造型，经过在SOLIDWORKS中的计算得出各个零件的参数，在ADAMS中根据计算所得重新输入各零件的重心坐标、转动惯量等参数。

（图1）

2．约束条件、载荷的施加

根据飞锤结构实体运动情况，对模型进行动力学处理。飞锤支架通过旋转副约束与大地相连；飞锤支架通过旋转副约束与摆动臂相连；摆动臂通过旋转副约束与飞锤相连。飞锤通过怠速弹簧与飞锤支架相连；弹簧座与飞锤之间通过接触力相连；弹簧座与飞锤支架通过两个高速弹簧联系在一起。其中由于两个高速弹簧在运动开始后有一段时间不受力，所以将两弹簧力运用IF函数进行计算。

高速内弹簧函数：IF(30-DM(MARKER_99,MARKER_100): 0,0,18/2*(30-DM(MARKER_99,MARKER_100)))；

高速外弹簧函数：IF(32.8-DM(MARKER_121,MARKER_122):0,0,36/2*(32.8-DM(MARKER_121,MARKER_122)))。

虚拟样机建立后进行了静平衡测验，模型能满足设计要求。

3．虚拟样机的仿真

飞锤支架由于受凸轮轴的旋转作用，而使两块飞锤向外张开而形成了离心力，由于转速的升高，飞锤离心力加大而三种弹簧对其进行一个动平衡。在飞锤向外张开的过程中通过摆动臂带动滑动轴移动，从而最终得到飞锤的不同运动曲线。模型建立在飞锤支架上将电机用加速函数v=f(200*6.0d*time)表达出来。根据调速器转速范围，可将仿真时间定为需要的值。在摆动臂的中心交点处建立一个位移测量点。可得出飞锤在不同转速下滑动轴的运动曲线（如图2）。

（图2）

二、模型的验证

MSC.ADAMS/Solver自动形成机械系统模型的动力学方程，并提供静力学、运动学和动力学的解算结果。MSC.ADAMS/View采用分层方式完成建模工作。物理系统由一组构件通过机械运动副连结在一起，弹簧或运动激励可作用于运动副，任意类型的力均可作用于构件之间或单个构件上，由此组成机械系统。仿真结果采用形象直观的方式描述系统的动力学性能，并将分析结果进行形象化输出。将实物测量出的运动曲线与建立的虚拟样机仿真结果进行比较。在ADAMS的后处理POSTPROCESSOR中可得到比较结果(如图3)。其中虚线为仿真结果线，实线为实测结果曲线。

(图3)

三、数据分析

通过虚拟样机的建立，可迅速的将三种弹簧的受力情况进行分析如（图4），实线为怠速弹簧的受力情况；虚线为高速内弹簧的受力情况；点画线为高速外弹簧的受力情况。并得出受力转速段从来有效仿真汽车的加速不稳定等情况。

(图4)

四、结束语

由于采用虚拟样机制造技术，降低了试制成本，缩短设计周期；提高了产品的市场竞争力；整个分析过程具有通用性，对于同系列，使用工况相近的飞锤结构可以直接计算，分析飞锤运动情况。

[1]郑建荣.ADAMS虚拟样机入门与提高[M]机械工业出版社2002

[2]MDI公司MSC.ADAMS用户参考手册，1998

[3]邓东密.柴油机喷油系统[M]机械工业出版社1996

Simulation Analysis Technique of Flyweight Based on ADAMS

DING Ze-fengXIONG Li
(Hunan Mechanical&Electrical Polytechnic,Changsha,410151 Hunan)

Using virtual prototyping technology of ADAMS perform design analysis of the speed governor by flyweight to build virtual prototyping and make dynamic simulation,then optimize the design ratio of the three springs to get the best

motion patterns.

ADAMS;flyweight;virtual prototype

TM25

A

1671-5004（2011）01-0001-02

2011-02-11

丁泽峰（1980-），男，湖南攸县人，湖南机电职业技术学院汽车工程系助教，主要研究方面：汽车维护及实训教学。