E和ADAMS的輪式移動機器人轉(zhuǎn)向機構(gòu)動態(tài)仿真分析.pdf

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1、輕工科技2014年2月第2期(總梟183期)LIGHTINDUSTRYScENcEANDTEcHNoLoGY計算機與信息技術(shù)基于Pro／E和ADAMS的輪式移動機器人轉(zhuǎn)向機構(gòu)動態(tài)仿真分析尹強，虞國軍，林蓉。，左久林，孫魁元2(1．武漢輕工大學機械工程學院，湖北武漢430023；2．湖北三江航天紅林探控有限公司，湖北孝感432000)【摘要】為解決Pro／E與ADAMS聯(lián)合仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口不一致、信息丟失等問題，引用接口程序Mech／Pro(Mechanism／Pro)實現(xiàn)二者的無縫連接；為實現(xiàn)數(shù)據(jù)

2、雙向流動，將三維模型與虛擬樣機模型參數(shù)全相關(guān)，進行干涉區(qū)動態(tài)仿真分析；引入有限元分析軟件ANSYS定義柔性體文件，構(gòu)建剛?cè)狁詈蟿恿W模型，分析關(guān)鍵構(gòu)件彈性變形與振動形態(tài)對機械系統(tǒng)性能的影響，并以輪式移動機器人轉(zhuǎn)向機構(gòu)為例，驗證該方法的可行性和有效性?！娟P(guān)鍵詞】Mech／Pro；參數(shù)全相關(guān)；干涉區(qū)；柔性體；轉(zhuǎn)向機構(gòu)【中圖分類號】TP242【文獻識別碼】A【文章編號12095—3518(2014)02—74—031引言輪式移動機器人轉(zhuǎn)向機構(gòu)由于在實際行駛中受路面摩擦力、自身重量等因素的制約其轉(zhuǎn)彎性能較

3、差卅，因此未能得到廣泛的應用。目前，國內(nèi)外應用CAD／CAE512程軟件對轉(zhuǎn)向機構(gòu)進行一體化設(shè)計的研究相對較多，如韓軍等基于偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向和鉸圖1轉(zhuǎn)向機構(gòu)偏轉(zhuǎn)2O。三維模型接轉(zhuǎn)向各自的優(yōu)勢，提出了擺動式復合轉(zhuǎn)向機構(gòu)，依托ADAMS為提高仿真效率，應在滿足分析需求的前提下簡化、修正模對其平順性、滑移特性、對稱性進行仿真分析；趙靜一，程曉峰等型，減少零部件數(shù)量。在組件環(huán)境下，通過Mech／Pro接口程序，基于三維設(shè)計軟件與ADAMS軟件建立虛擬樣機模型，解析空根據(jù)分析的目的合理定義剛體、添加標記點(Mak

4、ers)、定義剛體間運動軌跡及性能狀態(tài)，尋求結(jié)構(gòu)最優(yōu)方案；高勇偉等-s借助之間的簡易運動副、設(shè)定數(shù)據(jù)交換接口(輸出類型、轉(zhuǎn)換精度ADAMS軟件建立汽車樣機模型，分析不同載荷工況下汽車的運等)、保存樣機模型(*．mpr)；將模型導入ADAMS／View中，補充動性能；解本銘，彭婧等一。?；诙囿w動力學和有限元方法構(gòu)建了添加運動副、添加驅(qū)動(旋轉(zhuǎn)、滑移)、添加載荷(重力、力、力矩機構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿恿W仿真模型，通過剛?cè)崮Ｐ蛯Ρ确治?，證明等)、設(shè)定仿真分析類型、時間、步長等、運行分析，并將上述操作剛?cè)狁詈?/p>

5、建?？梢愿鎸嵉胤从吵鰴C構(gòu)的動力學特性。盡管現(xiàn)錄制到一個宏命令文件(macro)中；在ADAMS／Postprocessor中有的研究取得了一定的應用，但是也存在一些問題：觀察結(jié)果，并與物理樣機實際結(jié)果進行對比分析，分析流程如圖(1)完全依托ADAMS軟件建模難度大；2所示。通過樣機模型(．mpr)與宏命令文件實現(xiàn)Pro／E與AD．(2)CAD軟件與CAE軟件數(shù)據(jù)交換接口不一致；AMS之間數(shù)據(jù)的雙向傳遞。(3)單向數(shù)據(jù)流，無法實現(xiàn)參數(shù)全相關(guān)。本文將以三維建模軟件Pro／E、動力學仿真軟件ADAMS

6、、有限元分析軟件ANSYS為平臺，通過Mech／Pro實現(xiàn)Pro／E和AD．AMS軟件的雙向連接，借助ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言(APDL)定義全參數(shù)化的柔性體文件；以一種空間四連桿轉(zhuǎn)向機構(gòu)為研究對象，塞笠Il至墊堡望皇對模型進行干涉區(qū)動態(tài)檢查，考慮構(gòu)件的彈性變形和振動形態(tài)，分麗麗聶廠__i麗析柔性體對系統(tǒng)性能的影響，為改進和優(yōu)化結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。匝巫亟圃亟圃[巫2轉(zhuǎn)向機構(gòu)剛性動力學仿真分析麗麗廠而i2．1建立虛擬樣機模型在深入分析輪式移動機器人轉(zhuǎn)向性能需求的基礎(chǔ)上，提出Adams／Postprooes

7、sor觀察結(jié)果了一種空間四連桿機構(gòu)，使其轉(zhuǎn)向時車輪繞一個瞬時轉(zhuǎn)動中心行駛，即要求內(nèi)、外車輪偏轉(zhuǎn)角滿足阿克曼定理。機器人采取后、、跫／輪雙邊驅(qū)動，前輪通過電動推桿帶動連桿機構(gòu)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。在Pro／E中建立各零部件的三維實體模型并進行裝配，統(tǒng)一設(shè)定零部件單位(mmKs)及材質(zhì)。對推桿進行撓性化建模，根據(jù)連桿與曲柄圖2虛擬樣機仿真分析流程角度自動調(diào)整推桿繞鉸支點旋轉(zhuǎn)角度以及推桿伸出或縮進長2·2整體工況分析度，其三維模型如圖1所示。在后輪驅(qū)動行駛中，模擬完整的轉(zhuǎn)向流程：右轉(zhuǎn)20。一右轉(zhuǎn)【第一作者】尹強(1

8、978一)，男，湖北宜都人，高級工程師，博士，研究領(lǐng)域：機電一體化系統(tǒng)工程、智能設(shè)計與優(yōu)化設(shè)計、特種機器人等。741^5例，對干涉區(qū)進行動態(tài)仿真分析，擬合推桿位移與車輪轉(zhuǎn)角之間10的關(guān)系曲線；以關(guān)鍵構(gòu)件連桿為對象，提取多階擴展模態(tài)，定義105柔性體MNF文件，進行剛?cè)狁詈象w動力學分析，結(jié)果表明柔性i體的引入更能真實的反應實際應用情況。該方法的提出和應用將為復雜機械系統(tǒng)的動力學分析提供參考依據(jù)。8。7570參考文獻[1】周兵，林金木．汽車轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向過程中的運動分析Ⅱ1．專用汽車，19