法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-07-03
授权
授权
2018-05-08
著录事项变更 IPC(主分类):G06F17/50 变更前: 变更后: 申请日:20151001
著录事项变更
2016-02-03
实质审查的生效 IPC(主分类):G06F17/50 申请日:20151001
实质审查的生效
2016-01-06
公开
公开
技术领域
本发明涉及机械系统动力仿真技术领域，尤其涉及一种基于Adams软件 的滑轮——绳索类物体的模拟方法。
背景技术
美国MSC公司的机械系统动力仿真分析软件Adams(Automatic DynamicAnalysisofMechanicalSystems，机械系统动力学自动分析)是集成 建模、求解，可视化技术一体的运动仿真软件，是当前世界上使用范围最广、 最负盛名的机械系统动力学仿真分析平台。随着虚拟样机技术在机械工程领 域的应用和发展，Adams已成功应用于航空航天、汽车工程、铁路车辆、工 业机械、工程机械等领域。Adams是以计算多体系统动力学为基础，包含多 个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件，利用它可以建立起复杂机 械系统的运动学和动力学模型，其模型可以是刚性体、也可以是柔性体，以 及刚柔混合模型。
滑轮——绳索机构通常在机械系统中应用广泛，用于传递力和位移。在 Adams软件中没有直接对绳索这类大变形物体直接建模的工具，目前采用的 方法是将绳索离散成若干段小圆柱体，当各小段圆柱体相对整个绳索长度很 小时，绳索就可视为连续体；各小段圆柱体之间用轴套力连接，通过定义轴 套力的拉压以及扭转刚度以及阻尼参数来体现绳索的刚度系数和阻尼系数； 通过将绳索离散成一段段小圆柱体，可以绕过滑轮等做一定的曲线运动，各 小圆柱体与滑轮之间添加接触力。当绳索离散成小圆柱体数量足够多时，可 以较为真实地反映绳索的拉伸弯曲以及在滑轮上的滑动等。
现有Adams中的这种滑轮——绳索模型，计算量非常庞大，并且其中包 含了非常多的非线性接触，容易造成计算不收敛以及计算速度过慢等问题， 不适用于模拟的滑轮——绳索系统数量很多或者绳索非常长的情况。另外绳 索类物体路径通常是缠绕在滑轮上的，直接在Adams软件中建模也较为繁 琐。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于Adams软件的滑 轮——绳索类物体的模拟方法，在Adams软件中建立滑轮——绳索模型，通 过使用数学关系模拟描述绳索与滑轮之间的运动关系以及受力关系，并解决 绳索与滑轮的缠绕问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于Adams软件的滑轮——绳索类 物体的模拟方法，包括以下步骤：
步骤1：建立直线OA，并设置旋转副rot1，使直线OA绕圆心O在XOY 平面内转动；
步骤2：建立直线AB，并设置旋转副rot2，使直线AB绕A点在YOZ 平面内转动；
步骤3：建立直线AC，并设置移动副tran1，使直线AC沿直线AB移 动；
步骤4：建立圆柱体D1，并设置移动副tran2，使圆柱体D1沿直线AC 移动；建立圆柱体D2，并设置移动副tran3，使圆柱体D2沿直线AC移动； 在圆柱体D1和圆柱体D2之间设置接触；
步骤5：建立圆柱体D3，并设置固定副fix1，使圆柱体D3和圆柱体D1 固定；建立圆柱体D4，并设置移动副tran4，使圆柱体D4沿直线AC移动； 在圆柱体D3和圆柱体D4之间设置集中力Force1；
步骤6：建立圆柱体D5，并设置固定副fix2，使圆柱体D5和直线AC 固定；在圆柱体D5上设置集中力Force2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对带有滑轮——绳索机构的 不同机械系统，可以分析其整体及各机构的运动和受力特性，充分考虑了钢 丝绳的弹性变形、重量转移以及松弛张紧的影响因素，能够保证模拟的准确 性，并且简化了建模方法，提高了计算效率。
附图说明
图1为本发明的滑轮——绳索模型示意图；
图2为本发明一实施例的滑轮——绳索机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的 是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施 方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保 护范围之内。
如图1所示，图1为本发明的滑轮——绳索模型示意图。
本实施例提供了一种基于Adams软件的滑轮——绳索类物体的模拟方 法，具体步骤如下：
步骤1：建立直线OA，并设置旋转副rot1，使直线OA绕圆心O在XOY 平面内转动。通过此步骤，使得绳索能在XOY平面内摆动。
步骤2：建立直线AB，并设置旋转副rot2，使直线AB绕A点在YOZ 平面内转动。通过此步骤，使得绳索能在YOZ平面内摆动。
步骤3：建立直线AC，并设置移动副tran1，使直线AC沿直线AB移 动。通过此步骤，使得绳索能伸长缩短。
步骤4：建立圆柱体D1，并设置移动副tran2，使圆柱体D1沿直线AC 移动；建立圆柱体D2，并设置移动副tran3，使圆柱体D2沿直线AC移动； 在圆柱体D1和圆柱体D2之间设置接触。通过此步骤，模拟绳索松弛的情 况。
步骤5：建立圆柱体D3，并设置固定副fix1，使圆柱体D3和圆柱体D1 固定；建立圆柱体D4，并设置移动副tran4，使圆柱体D4沿直线AC移动； 在圆柱体D3和圆柱体D4之间设置集中力Force1。通过此步骤，模拟绳索 的弹性变形。
步骤6：建立圆柱体D5，并设置固定副fix2，使圆柱体D5和直线AC 固定；在圆柱体D5上设置集中力Force2。通过此步骤，模拟绳索的重量转 移。
本实施例提供的滑轮——绳索类物体的模拟方法，可以分析机械系统的 运动和受力特性，充分考虑了钢丝绳的弹性变形、重量转移以及松弛张紧的 影响因素，能够保证模拟的准确性，并且简化了建模方法，提高了计算效率。
下面通过具体实例对本发明作进一步详细说明。
本实例为某一大型升船机机械系统的动力特性模拟，升船机一般包括很 多组滑轮—绳索构件(如图2所示)，并且绳索长达几十米，在现有的计算 条件下采用Adams软件应用离散单元法模拟滑轮——绳索几乎难以完成，本 实例采用本发明的滑轮——绳索模拟方法来进行升船机系统的动力特性模 拟，包括如下步骤：
1)建立承船厢、平衡重、机械同步系统、导向系统等力学模型，并根 据它们之间的运动和受力传递关系建立升船机系统整体动力学仿真模型；
2)在机械同步系统卷筒与平衡重、卷筒与承船厢之间分别建立滑轮— 绳索模型(按照上述步骤1-步骤6的方法)。
3)根据升船机运行参数，分别对升船机系统动力特性进行数值模拟， 得到升船机系统承船厢、同步轴、导向系统的运动和受力特性。
在Adams软件中采用上述滑轮—绳索模型方法，对此升船机系统动力学 特性数值模拟成果如下：
(1)升船机系统最大抗倾覆刚度为360960kN.m/deg，是承船厢中水体 产生的倾覆刚度的6.86倍，升船机系统能够保持稳定；
(2)在升船机运行过程中，承船厢最大纵向水平偏差为13.02mm，同 步系统所受最大扭矩为61.22kN.m，导向系统所受最大荷载为591.19kN。
本实施通过在大型升船机机械系统的动力特性模拟中采用上述步骤1-6 的滑轮——绳索模拟方法，可以分析机械系统的运动和受力特性，该方法充 分考虑了钢丝绳的弹性变形、重量转移以及松弛张紧的影响因素，能够保证 模拟的准确性，并且简化了建模方法，提高了计算效率。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式 的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精 神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细 节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形 式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的， 而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因 此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发 明内。
机译： 对象例如纸巾的钩方法博物馆涉及使用具有绳索阻挡系统的空心悬挂器和带有悬挂绳索的滑轮来吊起要钩住的物体，其中系统布置在悬挂器的下端
机译： 改进合成物体的方法，例如绳索或带子，塑料材料，特别是蛋白类植物或动物材料的纤维，聚酰胺以及这两种成分的产品
机译： 识别物体的方法汽车环境中的树，涉及基于对象属性将对象分配给对象类，并根据对象对对象类的分配来调整车辆的工作条件
