内容发布更新时间 : 2024/11/15 1:41:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
尔和”命令，将章动机底座、电机底座、电机以及上面的螺栓、螺母等固定部分设置为一个整体;将章动上腔体、章动下腔体、章动体支撑环、章动腔内帽等运动部分设置为一个整体。
(2)定义材料属性。给所有部件赋予材料属性为steel，此时ADAMS会自动计算出各部件的转动惯量和质量。
(3)施加约束。在飞轮和大地之间添加一个旋转副;分别在飞轮和主轴下部平键、主轴下部平键和主轴、主轴和上部平键、上部平键和章动法兰、底座和大地、章动轴承和章动腔体之间添加固定副;在章动法兰和章动轴承之间添加球副和平行副来定义章动的运动形态;分别在小球和章动上腔体、章动下腔体、章动体内帽之间添加碰撞;最后在飞轮上施加motion。
按照要求设置球磨机虚拟样机仿真的参数，具体为：刚度系数(Stiffness)为1.0E+005，碰撞指数(Force Exponent)为1.5，最大阻尼系数(Damping)为50，切入深度(Penetration Depth)为0.1mm，积分器(Integrator)首先采用GSTIFF积分器，当出现求解失败的问题时再选用GSTIFF积分器，积分格式(Formnlation)采用SI2求解，积分误差(Error)设置为0.001。
在章动腔体中装入单个钢球，直径设定为φ15mm，按上述方法设置好仿真参数后进行系统仿真，观察钢球在章动腔体中的运动形态。为了优化钢球的运动状态，需要调整章动球磨机的参数，其中一个关键参数是章动球磨机的转速。章动球磨机的转速直接影响到钢球在腔体中的飞行速度和与腔体内壁发生碰撞的频率。
为了找出球磨机的最优转速，分别设置其转速为200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min、500r/min、550r/min、650r/min，仿真钢球在腔体中的运动形态。通过分析得出的曲线得出结论：当球磨机的转速为350r/min时，钢球的运动处于最佳状态。
章动球磨机的另外一个关键的运动参数是章动角。章动角的大小直接影响到钢球与腔体内壁碰撞时所受反作用力的大小，同时也是决定主轴寿命的关键参数。分别建立章动角φ为11°和13°的模型。分别对两个模型进行仿真分析，把得出的钢球运动曲线与前面的章动角为12°时的进行对比，最后得出结论：章动角φ为12°时，钢球位移曲线较好，φ为11°和13°时曲线都有较大波动。
本文所研究的章动球磨机所设计的装载容量约为1.2T，这里用4个直径为200mm、质量为300kg的小球来模拟球磨机满载时的工况。为了更好的模拟小球的运动状态，这里首先把小球设置为柔性体，然后导入到ADAMS软件中。首先把钢球模型导入到ANSYS软件中。 1)定义单元类型。这里实体单元选择solid 45，质量单元选择mass21。
2)设置钢球的材料属性。弹性模量选择为2.06e11，泊松比为0.3，为了实现钢球直径为200mm时质量达到300kg，设置小球的密度为72000kg/m3。
3)划分网格。设置网格大小20mm，使用solid 45单元对钢球实体进行网格划分。
4)设置实常数。编辑mass21质量单元，实常数全部设置为1e-6。
5)建立两个关键点，在这里需要注意的是创建的keypoints的编号不能与模型单元的节点号重合，否则会引起原来的模型变形，这里keypoints的编号设为为8001、8002。
6)选择mass21单元对5中所建立的keypoints进行网格划分，建立起interface nodes，在导入ADAMS后这些interface nodes会自动生成mark点，通过这些点和其他刚体或柔体建立连接。 7)建立刚性区域(在ADAMS中作为和外界连接的不变形区域，这是必不可少的)，选择interface nodes附近区域的nodes与其相连，由于连接点的数目必须大于或等于2，所以刚性区域至少两个，先选择interface node，单击Apply，再选周围的nodes。 8)执行solution/ADAMS connection/Export to ADAMS命令，要选择的节点为7中建立刚性区域的节点(仅仅是interface nodes)，输出单位选择SI;即可生成钢球柔性体mnf文件。
在ADAMS软件中把原来的刚性体小球替换成柔性体，然后对其进行仿真分析，得出了钢球运动的速度和位移曲线。
为了验证在ADAMS软件中建立的章动球磨机的虚拟样机模型的仿真结果的正确性，现在应用Solidworks Motion进行仿真研究，然后对两者的仿真曲线进行对比，能够增加仿真结果的可行性。这种仿真方法主要是在没有进行试验验证情况下，为了设计的正确性经常采用的方法，也是行之有效的方法。
打开章动球磨机的solidworks装配体文件。首先设置“引力”，方向为-Y，大小选择系统默认值9806.65mm/s2;然后设置“旋转马达”，选择马达位置为章动腔体下面的大皮带轮，方向为从下往上看逆时针，运动类型选择为等速，大小为360 r/min;最后设置钢球和章动腔体之间的“实体接触”，具体的参数设置为：动态摩擦速度10.16mm/s、动态摩擦系数0.25、静态摩擦速度0.1mm/s、静态摩擦系数0.3、弹性属性选择“冲击”、刚度为480N/mm、指数2、最大阻尼0.7N/mm、穿透度0.1mm。在Solidworks Motion中运行仿真模型，分析对比钢球的速度和位移曲线，得出结论在两种软件中建立的球磨机的虚拟样机的仿真结果基本一直，因此也可以说所建立的模型是正确的。
主轴是章动球磨机的主要运动部件，由于在运行过程中要带动章动法兰、整个章动腔体及球磨介质和球磨对象一起运动，受到偏心的不均匀载荷的作用，因此需要对主轴进行静力和疲劳分析。在这里使用SolidWorks软件的Simulation插件进行分析。
为了真实地得到轴上所受的力以及确定电机功率的需要，不但要建立章动球磨机的整机模型，还需要建立在工作状态下的实际工作载荷。也就是在章动球磨机在球磨介质与物料相互作用下，处于工作状态时，章动球磨机的主轴在与章动腔体连接部位主要受有两种动态载荷：一是章动腔体及内补耐磨板由于与主轴存在一个角度，在章动体随主轴上的章动法兰盘(连接主轴与章动腔体的零件)上下运动的同时，还在慢速的自转，会在章动法兰上产生轴向与径向的交变载荷;
二是在章动腔体内部装的球磨介质与被磨的物料，这部分质量在章动腔内部既产生离心力，又有上下波动产生的轴向力。
为了更加真实在得到轴上所受的载荷有大小，不但有章动体的总体模型，同时还需要考虑工作载荷的影响。由于球磨介质是数量众多的钢球或陶瓷球，以及一定料度的物料，在当前的所能得到的仿真软件对这种离散的物体无法得到结果。但是对于轴上所受力与整机功率的确定，没必要对磨腔内离散的物料进行更加复杂的仿真研究，可以采取简化的方式。
因此，在章动腔内部决定采用一个与实际球体与物料外部轮廓相近的一个零件来代替，这样做基本可以达到仿真的目的，得到的主轴上载荷的研究是可行的。在章动腔体内部一边的白色零件就是球体与物料的近似体。利用该模型通过建立运动算例，所进行的设置主要有：
1)各零部件的材料及质量按照实际设计材料设定;
2)简化模型后，把电机、电机架、小带轮、皮带等与研究目的无关的都省去，主要目的是为了加快仿真的运算速度; 3)主轴的转速设定为360r/min; 4)忽略主轴上各轴承处的摩擦力;
5)章动腔体对称轴与主轴角度按照实际设计的12度; 6)所加约束有两个：一是主轴与基座的铰接;二是章动腔体与章动法兰盘的铰接(铰接即是限制了沿轴向的移动及径向的移动3个自由度，另外还限制了与轴线垂直方向的2个转动自由度，只有一个