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[摘 要]科技的不断发展，促进着我国各种工程理论及设计方法的不断改进，并将先进的信息计算机技术应用其中，大大的提升了工作的效率。带式输送机是我国用于散料运输的重要设备，主要应用在化工、建材和矿山等行业中，随着信息计算机技术的不断应用，其设计方法也有了显著提高，虚拟样机技术的发展成为主要的发展趋势。本文就以带式输送虚拟样机设计的相关内容作为研究对象，进行了概述和探讨。
[关键词]带式输送机；虚拟样机技术；设计
中图分类号：TH222 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）16-0106-01
近年来，随着科技的不断发展，虚拟样机技术也有了显著的进步，对于带式输送机的研究也有一定的拓展。带式输送机技术不断发展，使更多的大型带式输送机投入到生产和应用中，其设计研究技术也越来越受到关注。采用计算机及软件技术对带式输送机进行虚拟样机的设计和研发，不但能够有效提高设计效率，还能节省大量的研发周期，是一种非常可行的方法。
一、虚拟样机技术的相关概述
1.1 概念
虚拟样机（VP）是一种先进的现代设计方法，它是以“虚拟现实”（VR）技术为基础，以机械产品为对象的设计手段，借助计算机工具直接在虚拟环境（计算机环境 ）中创建产品模型，进而对产品模型进行测试和检验，达到代替物理样机的目的[1]。
1.2 特点
虚拟样机技术是以并行工程思想为指导，以CAD / CAM 技术为基础，以协同仿真技术为核心的先进数字化设计方法。与传统产品设计技术相比，它强调系统的观点、涉及产品全生命周期、支持对产品的全方位测试、分析与评估、强调不同领域的虚拟化的协同设计。
1.3 应用
近年来，世界著名的机械制造公司在生产开发过程中已普遍使用虚拟样机技术。我国的大多数机械工业企业已采用先进的CAD/CAM一体化技术，对虚拟样机技术的实践具有一定的可行性，一些骨干企业对国外先进的、商品化的虚拟样机技术软件正尝试使用。
二、带式输送机的简化、建模
因为ADAMS在建模方面的缺陷， 带块不易建立，所以选用具有强大建模功能的UG来搭建模型，机架由于和大地固结在一起，所以省去，驱动直接加在传动滚筒上，驱动装置也不建立，将输送机简化为只有滚筒、轴、托辊（见图 1）。 带块建立不可太大，其包络范围不超过10°，太大将无法仿真，因为在刚性带块仿真时接触少带动不起来，柔性带块仿真时模态表示的柔性体是在线性范围内变化，带块太大在滚筒上包裹贴合时将有过大的变形。带封闭时用同一个尺寸的带块不能实现封闭，这时建立一个小的带块以使带封闭。并且包围在滚筒上的带块要与滚筒建立接触约束。各部件之间不能有干涉，建好模型后导出为 parasolid格式，以便导入到ADAMS中。
三、虚拟样机的仿真
在对虚拟样机进行仿真时，通常需要设置一些工作环境的参数和带式输送机的自身参数，而设置的参数不同，就代表着带式输送机的不同工作环境和工作状态，为了更好地对带式输送机进行分析，通常会采取多组参数进行仿真，对于一些带式输送机的重要部位，还会进行单独的仿真，以便能更好地对带式输送机的性能进行了解。
3.1 摩擦片单独仿真
摩擦片是带式输送机工作时最重要的部分之一，因此，在对带式输送机的虚拟样机进行仿真分析时，通常会对带式输送机的摩擦片进行单独的仿真，摩擦的工作状态通常有边界摩擦、混合摩擦、静摩擦和流体粘性摩擦4种。边界摩擦时，由于摩擦片之间的缝隙小，常常会忽略不计，认为是相互接触的，这个时候的摩擦系数是很稳定的，摩擦片的寿命就和传递扭矩能力与摩擦片的形状、材料有密切关系；混合摩擦时摩擦片的一部分发生凸体接触，另一部分被油膜隔开，因此，摩擦片之间的缝隙比较小，但是不能忽略不计，只是低滑差的状态，这种状态下摩擦片的寿命和扭矩能力与摩擦片的材料、形状无明显关系；静摩擦与边界摩擦类似，只是摩擦片之间的缝隙更小，甚至没有，因此摩擦片之间几乎没有滑差，而摩擦片的寿命和扭矩能力与摩擦片的材料和形状有密切的关系[2]；流性粘体摩擦就是摩擦片被连续的油膜完全隔开，摩擦片之间的缝隙很大，所以摩擦片的寿命和扭矩能力与摩擦片的形状和材料几乎没有关系。
在摩擦片的单独仿真时，相关参数的设置主要就是弹簧，在ADAM中对摩擦片进行单独仿真时，通常会使用普通的线性弹簧代替实际的三片弹簧，通过对线性弹簧的刚度系数进行设置，使其与三片弹簧的工作状态一致。对于传统液体的摩擦的模拟通常用阻尼系数进行，而对摩擦片4种工作状态的模拟就通过摩擦片之间摩擦力进行。在对摩擦片进行单独仿真时，应该注意设定摩擦片的陷入深度，以达到和实际效果相似的目的。该装置的额定功率为200kW，额 定转速为1500r/min。额定转速转化为ADAMS中默认单位为9000deg/sec。带式输送机选用正弦形加速度控制曲线（又称为Harrison加速度控制曲线），它由外摩擦片带动减速器得到。
3.2 液粘传动系统整体仿真
带式输送机虚拟样机的仿真主要是针对液粘传统系统的仿真。在仿真的过程中，主要对一些相关参数进行不同的设置，研究带式输送机的虚拟样机的工作性能，通过对带式输送机虚拟样机的液粘传统系统的整体仿真主要是为了获取带式输送机的3个性能参数。首先就是带式输送机的性能变化范围；其次是带式输送机的性能与相关部件参数的关系；最后是分析带式输送机性能的变化范围。通过不同参数的对比，得出一个相关部件的最佳参数，使带式输送机的性能保持在最好的水平。
3.3 液粘传动系统的优化分析
在优化分析的过程中，可以设定设计变量的变化范围，并施加一定的限制以保证最优化设计处于合理的取值范围。通常优化分析问题可以归结为：在满足各种设计条件和在制定的变量变化范围内，通过自动地选择设计变量，由分析程序求取目标函数的最大值或最小值。
四、装置的加工制造
通过对带式输送机虚拟样机的设计和仿真，如果带式输送机的相关性能可以满足设计的要求，就要对带式输送机进行实际的加工生产，在带式输送机加工和生产的过程中，可以利用MECHANISM/Pro软件已经建立好的模型直接生成NG代码和工程图纸，对零部件的生产和加工提供直接的参考。
五、结论
总之，对带式输送机模拟样机进行进一步的研究，并对其模式进行建立和仿真分析，能够实现对带式输送机生产周期的缩短和对生产流程的简化，具有较高的实际价值，但在应用方面还存在很多细节需要进一步的探讨，相信在相关专业人员的不懈努力下，一定会尽快的实现。
参考文献
[1] 许志洋.基于虚拟样机的带式输送机的设计研究[D].安徽理工大学，2007.
[2] 王鹏彧，郭永存，胡坤.带式输送机虚拟样机启动工况的研究[J].矿山机械，2010，09：65-68.
[关键词]带式输送机；虚拟样机技术；设计
中图分类号：TH222 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）16-0106-01
近年来，随着科技的不断发展，虚拟样机技术也有了显著的进步，对于带式输送机的研究也有一定的拓展。带式输送机技术不断发展，使更多的大型带式输送机投入到生产和应用中，其设计研究技术也越来越受到关注。采用计算机及软件技术对带式输送机进行虚拟样机的设计和研发，不但能够有效提高设计效率，还能节省大量的研发周期，是一种非常可行的方法。
一、虚拟样机技术的相关概述
1.1 概念
虚拟样机（VP）是一种先进的现代设计方法，它是以“虚拟现实”（VR）技术为基础，以机械产品为对象的设计手段，借助计算机工具直接在虚拟环境（计算机环境 ）中创建产品模型，进而对产品模型进行测试和检验，达到代替物理样机的目的[1]。
1.2 特点
虚拟样机技术是以并行工程思想为指导，以CAD / CAM 技术为基础，以协同仿真技术为核心的先进数字化设计方法。与传统产品设计技术相比，它强调系统的观点、涉及产品全生命周期、支持对产品的全方位测试、分析与评估、强调不同领域的虚拟化的协同设计。
1.3 应用
近年来，世界著名的机械制造公司在生产开发过程中已普遍使用虚拟样机技术。我国的大多数机械工业企业已采用先进的CAD/CAM一体化技术，对虚拟样机技术的实践具有一定的可行性，一些骨干企业对国外先进的、商品化的虚拟样机技术软件正尝试使用。
二、带式输送机的简化、建模
因为ADAMS在建模方面的缺陷， 带块不易建立，所以选用具有强大建模功能的UG来搭建模型，机架由于和大地固结在一起，所以省去，驱动直接加在传动滚筒上，驱动装置也不建立，将输送机简化为只有滚筒、轴、托辊（见图 1）。 带块建立不可太大，其包络范围不超过10°，太大将无法仿真，因为在刚性带块仿真时接触少带动不起来，柔性带块仿真时模态表示的柔性体是在线性范围内变化，带块太大在滚筒上包裹贴合时将有过大的变形。带封闭时用同一个尺寸的带块不能实现封闭，这时建立一个小的带块以使带封闭。并且包围在滚筒上的带块要与滚筒建立接触约束。各部件之间不能有干涉，建好模型后导出为 parasolid格式，以便导入到ADAMS中。
三、虚拟样机的仿真
在对虚拟样机进行仿真时，通常需要设置一些工作环境的参数和带式输送机的自身参数，而设置的参数不同，就代表着带式输送机的不同工作环境和工作状态，为了更好地对带式输送机进行分析，通常会采取多组参数进行仿真，对于一些带式输送机的重要部位，还会进行单独的仿真，以便能更好地对带式输送机的性能进行了解。
3.1 摩擦片单独仿真
摩擦片是带式输送机工作时最重要的部分之一，因此，在对带式输送机的虚拟样机进行仿真分析时，通常会对带式输送机的摩擦片进行单独的仿真，摩擦的工作状态通常有边界摩擦、混合摩擦、静摩擦和流体粘性摩擦4种。边界摩擦时，由于摩擦片之间的缝隙小，常常会忽略不计，认为是相互接触的，这个时候的摩擦系数是很稳定的，摩擦片的寿命就和传递扭矩能力与摩擦片的形状、材料有密切关系；混合摩擦时摩擦片的一部分发生凸体接触，另一部分被油膜隔开，因此，摩擦片之间的缝隙比较小，但是不能忽略不计，只是低滑差的状态，这种状态下摩擦片的寿命和扭矩能力与摩擦片的材料、形状无明显关系；静摩擦与边界摩擦类似，只是摩擦片之间的缝隙更小，甚至没有，因此摩擦片之间几乎没有滑差，而摩擦片的寿命和扭矩能力与摩擦片的材料和形状有密切的关系[2]；流性粘体摩擦就是摩擦片被连续的油膜完全隔开，摩擦片之间的缝隙很大，所以摩擦片的寿命和扭矩能力与摩擦片的形状和材料几乎没有关系。
在摩擦片的单独仿真时，相关参数的设置主要就是弹簧，在ADAM中对摩擦片进行单独仿真时，通常会使用普通的线性弹簧代替实际的三片弹簧，通过对线性弹簧的刚度系数进行设置，使其与三片弹簧的工作状态一致。对于传统液体的摩擦的模拟通常用阻尼系数进行，而对摩擦片4种工作状态的模拟就通过摩擦片之间摩擦力进行。在对摩擦片进行单独仿真时，应该注意设定摩擦片的陷入深度，以达到和实际效果相似的目的。该装置的额定功率为200kW，额 定转速为1500r/min。额定转速转化为ADAMS中默认单位为9000deg/sec。带式输送机选用正弦形加速度控制曲线（又称为Harrison加速度控制曲线），它由外摩擦片带动减速器得到。
3.2 液粘传动系统整体仿真
带式输送机虚拟样机的仿真主要是针对液粘传统系统的仿真。在仿真的过程中，主要对一些相关参数进行不同的设置，研究带式输送机的虚拟样机的工作性能，通过对带式输送机虚拟样机的液粘传统系统的整体仿真主要是为了获取带式输送机的3个性能参数。首先就是带式输送机的性能变化范围；其次是带式输送机的性能与相关部件参数的关系；最后是分析带式输送机性能的变化范围。通过不同参数的对比，得出一个相关部件的最佳参数，使带式输送机的性能保持在最好的水平。
3.3 液粘传动系统的优化分析
在优化分析的过程中，可以设定设计变量的变化范围，并施加一定的限制以保证最优化设计处于合理的取值范围。通常优化分析问题可以归结为：在满足各种设计条件和在制定的变量变化范围内，通过自动地选择设计变量，由分析程序求取目标函数的最大值或最小值。
四、装置的加工制造
通过对带式输送机虚拟样机的设计和仿真，如果带式输送机的相关性能可以满足设计的要求，就要对带式输送机进行实际的加工生产，在带式输送机加工和生产的过程中，可以利用MECHANISM/Pro软件已经建立好的模型直接生成NG代码和工程图纸，对零部件的生产和加工提供直接的参考。
五、结论
总之，对带式输送机模拟样机进行进一步的研究，并对其模式进行建立和仿真分析，能够实现对带式输送机生产周期的缩短和对生产流程的简化，具有较高的实际价值，但在应用方面还存在很多细节需要进一步的探讨，相信在相关专业人员的不懈努力下，一定会尽快的实现。
参考文献
[1] 许志洋.基于虚拟样机的带式输送机的设计研究[D].安徽理工大学，2007.
[2] 王鹏彧，郭永存，胡坤.带式输送机虚拟样机启动工况的研究[J].矿山机械，2010，09：65-68.