3 双振动体惯性往复近共振筛的ADAMS动力学仿真分析 丁香小慧3.1 多刚体动力学仿真分析软件ADAMS简介
ADAMS是由美国MDI研发的对机械系统的运动学及动力学有强大分析功能的虚拟样机分析软件，它采用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，建立完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ADAMS沦陷区的女人
软件由基本模块、扩展模块、借口模块、专业领域模块及工具箱组成。用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模和仿真分析。其中基本模块主要包括以下几种： （1）用户界面模块（ADAMS/view）
ADAMS/view是ADAMS系列产品的核心模块之一，提供了丰富的零件几何图形库、约束库和
力／力矩库及图形快捷键和菜单快捷键，采用Parasolid作为实体建模的核，并且支持布尔运算，具有界面友好、操作方便的特点。在建模过程中，ADAMS自动将相邻的实体赋予不同的颜，以便区分，彩渲染效果逼真。模型的缺省材料为钢，而且各部分实体重心缺省位置在其形心，实体转动惯量由ADAMS根据实体尺寸以钢为缺省材料算出，上述属性均可由用户根据实际情况修改，用户甚至可以改变重力加速度的大小和方向
（2）求解器模块（ADAMS/Solve）
ADAMS/Solve可以对刚体和弹性体进行仿真分析。为了进行有限元分析和控制系统研究，用户除要求软件输出位移、速度、加速度和力外，还可要求模块输出用户自己定义的数据。用户可以通过运动副、运动激励、高副接触、用户定义的子程序等添加不同的约束。用户同时可求解运动副之间的作用力和反作用力，或施加单点外力。
（3）后处理模块（ADAMS/Processor）
ADAMS/Processor是用来处理仿真结果数据、显示仿真动画等。既可以再ADAMS/view环境中运行，也可以脱离该环境独立运行。其主要特点是：采用快速高质量的动画显示，便
于从可视化角度深入理解设计方案的有效性；具有丰富的数据作图、数据处理及文件输出功能；具有完备的曲线数据统计功能如均值、均方根、极值、斜率等；能进行曲线的代数运算、反向、偏置、缩放、编辑和生产波特图等
［2］ 王国强，张进平，马若丁.虚拟样机技术及其在ADAMS上的实践［M］.西安：西北工业大学出版社，2002
3.2 ADAMS建模步骤
3.2双振动体惯性往复近共振筛的虚拟样机模型
3.2.1 虚拟样机模型
根据机构的动力学求解原理可知，在建立振动系统的机构动力学分析模型时，为了减少建模时间和复杂度，有必要对机构的实际模型进行一定的简化。一般来说，只需将机构中振动体的质量、质心位置、弹簧刚度、阻尼系数、激振器的惯性矩等参数设置与实际模型一致即可，不必实现虚拟样机几何模型与机构实际模型在形状、尺寸上的完全一致。因此，在多刚体动力学分析软件ADAMS中建立机构的仿真模型时，可以将筛箱简化为一个矩形框，
忽略了其中的筛格、连接等单元。偏重块简化为半圆形偏重块，忽略掉了具体形状以及上面的链接单元等。建立模型如图3-1所示。
3.2.2筛箱和支撑架模型的建立
在ADAMS/view中，建模的过程其实就是利用主工具栏、工具包、菜单和一些对话框建立模型的过程。此外，值得我们特别注意的是：在建模之前，一般需要先设置工作环境，如单位制、工作栅格、坐标系选择等。（李曾刚）如果采用的单位制和实际模型的单位制不一致，则会导致原则上的错误。建模的方法有两种：（1）直接利用ADAMS/view中提供的建模工具进行刚性体构件几何模型的建立，这种方法适合于构件几何模型比较简单的，没有过多或者过于复杂的构件的建模；（2）利用专业的三维建模软件进行构件模型的建立如纳什
CAD Pro/Engine，然后通过其专用数据接口把建好的图形导入ADAMS/View中。本文就是采用第二种方法进行刚体、支撑弹簧及偏重块等零件的模型建立并对其进行参数设置，然后对其施加约束、力等条件。其主要步骤如下：
图3即为利用ADAMS软件建立的双振动体惯性往复近共振筛机构的虚拟样机模型，筛体长度为2 m，宽度为1.2 m，筛体的质量与机构中实际模型的质量一致，即300 Kg，偏重块的质量为10kg，角速度为100rad/s,支撑架的质量根据理论计算为100kg，支撑弹簧的刚度及阻尼与第二章所计算的理论值一致。由于进行机构动力学分析时不需要考虑构件的具体形状等，因而可以将筛体模型简化为如图3-1所示的矩形框架，偏重块简化为以半圆形偏重。偏重块安装在支撑架的两侧，并通过ADAMS中提供的铰约束与支撑架相连接，激振器驱动偏重块旋转以产生激振力。
3.2.3 支撑弹簧的建立
3.3 ADAMS动力学仿真结果及分析
利用ADAMS/view中提供的建模工具进行刚体、支撑弹簧及激振器等的建立并对其进行参数设置，然后对其施加约束、力等条件，可得到如图6的双振动体惯性往复近共振筛的虚拟样机模型。其中的动力学参数分别为:；；；；其它参数依据已选、值进行计算。
图6 双振动体惯性往复近共振筛的虚拟样机模型
在ADAMS中对已建立的双振动体虚拟样机进行动力学仿真，仿真时间为6s，仿真步长为0.002，得到上、下质体在X、Y方向上的位移曲线及Y方向上的受力曲线，如图7图11所示：
图7 上质体在Y方向上的位移曲线
图8 下质体在Ykh560方向上的位移曲线
图9 下质体支撑弹簧在Y方向上的受力曲线
图10 人类与环境上质体在X方向上的位移曲线
图11 下质体在X方向上的位移曲线
由图7的仿真结果可以看出：在偏重块的启动阶段，经过系统的共振区，筛体产生最大瞬态
位移4.8mm，随着时间的增加，系统的自由振动逐渐衰减，系统达到稳态受迫振动，稳态位移为3.1mm。图8为下质体Y方向上的位移曲线，由此可看出，其最大瞬态位移为4.3mm，稳态位移为0.17mm。图9为下质体支撑弹簧的受力曲线，由此可看出，系统在启动阶段传给基础的最大瞬时动载荷为130N，达到稳态时传给基础的动载荷为47N。由图10、图11可以看出上、下质体在X方向上的位移均很小。
4 结论
本文建立了双振动体惯性往复近共振筛的力学模型，对其进行动力学分析，并选取了机构的动力学参数。建立了它的虚拟样机模型，并对其动态过程进行了动力学仿真分析。
本文的仿真结果表明：本设计既能满足3mm工作振幅的要求，也实现了使下质体有较小振幅以减少传给基础动载荷的设想，进而验证了反共振理论在本设计中应用的可行性及本设计所选参数的正确性。
3.4 传统惯性往复振动筛的ADAMS仿真
3.4 本章小结
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