网站原创摘 要首先说明了三维设计软件UG和机械系统动力学仿真软件ADAMS建立联合方针的必要性,然后介绍他们各自的特点和联合仿真的方法和步骤,最后用UG建立焊接机器人模型,导入ADAMS进行动力学仿真分析.结果表明,使用二者进行联合仿真分析,过程简单,仿真效率高,且结果真实可信,验证了二者联合仿真的可行性.
关 键 词UG；ADAMS；焊接机器人；建模；联合仿真
中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671―7597（2013）031-060-02
随着人类社会进步的加快,科学技术水平的不断提高,人们对产品的要求也越来越高.这就需要提高产品质量,同时缩短开发周期.此时以仿真技术和系统建模为核心的虚拟样机技术得到了的广泛应用,在真实的产品没有真正生产出以前就对它进行仿真模拟,这样的话防止各种设计缺陷的存在.其中一款具有代表性的软件系统：机械系统动态仿真软件ADAMS,这一款软件包括了高效的求解器、可视界面、各种简便的建造模型的工具和具有强大功能的后处理模块等,利用ADAMS软件来对机械系统的结构进行分析,在物理样机设计之前就可以对数控玻璃磨边机产品的各种性能进行测评,不仅能够降低开发费用,而且能够减少开发周期,很大的提高了机械系统仿真的效率.ADAMS在机械系统运动学、动力学和静力学仿真方面的功能十分的强大,但是当ADAMS软件建立一些比较复杂机械系统的时候,就会比较困难.这方面常见的就是使用UG软件和ADAMS软件结合来开发复杂的机械系统的虚拟样机.
1UG软件和ADAMS软件的介绍
UG（UnigraphicsNX）是一个产品工程的解决方案,它是由SiemensPLMSoftware公司出品的一款软件,它为用户的加工过程及产品设计提供了数字化模型和检验的手段.UGUnigraphicsNX根据用户的工艺设计和虚拟产品设计的要求,提供了解决方案,这种解决方案是经过实践验证的.UG具有三个设计层次,即子系统设计、组件设计和结构设计.所有的信息被分布于各子系统之间.
本论文使用的运动仿真软件是由美国MDI公司进行开发设计的ADAMS软件,这款软件是现在最具权威性的机械系统运动学与动力学仿真的软件.它的求解器是使用的拉格郎日方程来进行建立系统运动学和动力学方程,对虚拟的机械系统进行运动学和动力学的分析,并且在分析之后输出加速度、反作用力、速度和位移的曲线,整个运动的过程是通过在计算机上建立虚拟样机来模拟复杂的机械系统的.其中ADAMS软件的核心模块包括ADAMS/View和ADAMS/Solver.
2ADAMS和UG的运动联合仿真
在利用ADAMS和UG进行运动联合仿真设计的时候,通常我们现在先在UG软件当中建立三维模型,建立模型的过程：首先通过二维图纸在UG软件中建立三维零件模型,然后在将零件进行装配同时进行干涉检查,最后将建立的三维装配图形导入到ADAMS软件当中,在ADAMS软件中首先对三维装配图形的仿真参数进行设定,这样就产生了参数化的机构模型,最后进行运动学和动力学的仿真.下图1所示的就是一般情况下的联合仿真设计流程.
3焊接机器人联合仿真分析
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3.1UG三维建模
焊接机器人主要有底座、躯干、肩、手臂、手腕、机械手6部分组成.在UG中建立焊接机器人的各零部件,装配后得到焊接机器人实体模型,见图2所示.
3.2三维模型导入ADAMS
在UG中,选择“文件”→“导出”→Parasolid,然后打开ADAMS,选择File→Import,弹出文件导入对话框,在FileType下拉框中选Parasolid类型,然后在FileToRead选择栏中点右键选择Browse,最后选择读入UG输出的文件.三维图导入到ADAMS中如图3所示.
3.3ADAMS运动仿真
导入模型之后,首先要给焊接机器人添加约束副,给底座与大地之间添加固定副,分别在底座与躯干、躯干和肩、肩和手臂、手臂和手腕、手腕和机械手之间添加旋转副.然后给所有旋转副添加旋转驱动,肩和手臂之间旋转副的驱动参数为15d*sin（180d*time-90d）+15d,手臂和手腕之间旋转副的驱动参数为-15d*sin（180d*time-90d）-15d,底座和躯干之间旋转副的驱动参数为180d*time,其它旋转副的驱动参数为0d*time.至此,已完成整个样机约束的添加如图4所示.
停止仿真运动,右键点击机械手,在下拉菜单中选择measure,出现对话框,在characteristic中选择选项,输出机械手在X,Y轴方向的位移、速度、加速度曲线.如图5-图10所示.
从上面图中可以看出,机械手的运行曲线平滑且有规律,说明该机构的整个运动过程平稳无冲击震荡现象,通过观察机构仿真运动并结合曲线,可以证实该机构的运行曲线与实际情况相符.
4结束语
ADAMS软件和UG软件作为动力学仿真分析领域和三维建模领域的优势产品,二者的联合仿真广泛应用于产品开发、工程校验、机械设计等过程中.本文通过UG和ADAMS之间的无缝接口程序,将在UG中创建的焊接机器人三维模型成功导入到ADAMS中,并通过在ADAMS中进行运动学仿真分析,根据仿真分析的结果,验证了将UG与ADAMS软件相结合的建模设计和运动学仿真方法的可行性,不仅提高了数据转换的可靠性,还大大提高了仿真效率,是虚拟样机技术研究中的崭新应用,促进了虚拟仿真的发展,对于教学和实践具有广泛的意义.