机械设计中,确定电机选型参数的Adams方法
在设计一款机器时,要通过机器的载荷、机体重量和运动参数来确定驱动源的参数,以此作为选择驱动电机的依据。完成这个工作有两种方法,数值计算和虚拟样机仿真。面对普通机器时,数值计算方法会更快捷和方便。比如,计算一个滚珠丝杠传动的机器时,只要确定了机体的重量和载荷,知晓规定的运动性能的话,电机功率很容易求得。不过,在驱动间相互影响或机构复杂时数值计算就产生了困难,面对并联机构时常出现这样的困难。
一、建立模型
以曲柄滑块机构为例,如图所示。创建实体之后,添加移动副。
二、末端执行器运动
正常的思路是在驱动机构的运动副上添加驱动并测量,但在实际设计过程中,并不提前知晓驱动的运动曲线。如此,我们只能先在机构执行末端添加驱动,使其按预定的工作路线运动,而后测出原驱动运动副的工作轨迹。
在滑块相对于地面的移动副上添加驱动,类型为位移(也可为其他类型),函数为$$150sin(time)$$
三、设置原驱动
测量原驱动运动副的运动曲线,也就是测量该曲柄滑块机构曲柄的运动。
在这里需要注意一下,Adams中测量旋转副的角位移要按上图的步骤操作。
在后处理中将测得的曲线导出为html,并将其中的数据复制到一个.txt文本中,复制后记得删除第一行和第二行的表头。
在Adams模型中导入测得的数据:
- 点击菜单栏(界面左上角)的File--->Import,弹出文件导入(File Import)窗口;
- File Type选为Test Data(.),即外部输入数据;
- 选中Create Splines,即采用Splines函数对数据进行插值。
- 在File to Read一栏的空白条处右键,选Browse,选择之前保存的txt文件,打开;
- Independent Column Index一栏的值设置为1,即数据的第一列时间t为自变量(横轴x),第二列关节的因变量(纵轴y);
- 单击OK。
导入之后,可以在Adams模型树中看到一个spline单元。
双击该单元,弹出其具体数据,可以在弹出的窗口中查看数据并作出处理,记得修改“X单位”和“Y单位”。
双击需要添加外部函数作为驱动的MOTION,弹出Joint Motion窗口,如下图所示。单击Function (time)一栏右边的小框框。
弹出Function Builder窗口,将灰色图框中的原函数表达式删除,选择All Functions,找到Cubic Fitting Method,双击,修改CUBSPL的参数设置。
1st_Indep_Var(第一个独立变量):改为time,即第一个独立变量为时间;
2nd_Indep_Var(第二个独立变量):改为0,即无第二个独立变量;
Spline_Name(样条曲线名称):改为SPLINE_1,即采用从外部导入的样条函数SPLINE_1
Deriv_Order(衍生指令):改为0,即无。
五、测量驱动相关参数
得到的曲线,其单位和当前模型所设定的单位相同,该模型的力矩单位为N·mm。
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