基于UG和ADAMS的机械手臂虚拟设计和仿真.pdf

机械手臂在现代工业和科研领域扮演着重要角色，它是机器人技术的核心组成部分，尤其在仿真技术的支持下，其设计和测试工作可以在虚拟环境中高效地进行。UG（现称NX）和ADAMS是行业内广泛使用的两款软件，分别负责三维建模和运动仿真分析，它们在机械手臂的设计和仿真过程中都扮演着关键角色。 一、UG（NX）软件的运用： UG软件是一种功能强大的三维参数化CAD/CAM/CAE软件，它在机械手臂的设计阶段起到至关重要的作用。工程师可以利用UG软件对机械手臂的三维模型进行构建，这涉及到机械手臂的各个关节和部件，包括腰关节、肩关节、肘关节以及腕关节等。由于这些关节在运动和功能上具有相似性，因此可以采用UG软件进行标准化建模，并且对于不同的应用场景，只需更换相应的末端执行器即可。 在建模过程中，要注意机械手臂的自由度和关节类型。例如，常见的机械手臂是六轴型，其中每个关节均为转动关节，且每个关节都配备有交流伺服电机以驱动其进行曲线运动。UG软件的参数化建模功能可实现对关节型机械手臂的精确模拟，便于工程师在设计阶段对机械手臂的结构和运动性能进行详细的分析和优化。 二、ADAMS软件的运用： ADAMS（自动动力学分析软件）是一种功能强大的多体动力学仿真软件，广泛应用于机械系统的动力学分析和运动学仿真。ADAMS能够接受由UG（NX）软件导出的Parasolid格式三维模型，并在此基础上构建机械手臂的虚拟样机模型。虚拟样机模型的建立需要尽可能简化模型，以便在满足仿真性能要求的同时减少计算负担。 在进行仿真之前，需要对虚拟样机模型的各个关节施加适当的约束和驱动条件。例如，底座通常需要施加固定副约束，以确保它与大地固结，维持静止状态。这样的设置有利于正确模拟机械手臂在实际工况下的运动。 机械手臂的运动学仿真分析是机械设计中的一个重要步骤。在ADAMS软件中，可以利用机器人运动学分析来规划机械手臂的空间轨迹，并确保末端执行器能够达到预定的位置和姿态。通过仿真，可以获得机械手臂的工作空间，进而评估其运动性能是否满足预期要求。例如，可以得到机械手臂末端点的位移和速度曲线，分析其运动是否平稳，是否存在运动突变现象等。这些仿真结果对于验证机械手臂结构设计的合理性至关重要，也为控制和程序设计提供了重要依据。 结合UG（NX）和ADAMS软件进行机械手臂的虚拟设计和仿真，不仅能够大幅缩短产品开发周期、降低生产成本，还能有效提高机械手臂的设计质量和可靠性。这种基于虚拟样机技术的开发流程，已经成为现代机械设计领域的重要研究方向和实践方法。