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【摘 要】利用多体动力学仿真软件ADAMS建立了夹紧机构的虚拟样机模型，对夹紧机构进行了动态仿真分析，获得最大夹持力的位置。并在ADAMS中对关键量参数进行优化设计，以获得最大夹持力为优化目标，通过仿真得到最优的一组关键量参数及其变化曲线。依据仿真结果，实现夹紧机构的进一步优化，大幅度的提高了夹持能力。
【关键词】ADAMS仿真；夹紧机构；优化设计
【Abstract】A virtual prototype model of clamping mechanism is established by using multi-body dynamics simulation software ADAMS， with which the dynamic simulation analysis is carried to obtain the maximum clamping force location.And the key parameters are optimized in ADAMS in order to obtain the maximum clamping force，finally an optimal group of key parameter and according curve is got by the simulation. According to the simulation results，the clamping mechanism is optimized further，and the clamping capacity is greatly improved.
【Key words】ADAMS；Simulation；Clamping mechanism；Optimization
夹紧机构是工业中常用的一种机构，夹紧性能的好坏至关重要。然而夹紧性能如何，夹紧力的大小不好测量。当改变夹紧机构的某个构件的几何尺寸时，夹紧力的大小也会发生改变。因而夹紧机构的设计只依靠反复修改物理样机的几何尺寸反复测试，不仅会浪费材料，提高成本，还很难获得我们所需的夹紧力。
虚拟样机技术是一种基于计算机仿真的产品数字化设计方法，利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计、测试和评估，可缩短开发周期，降低成本[1]。ADAMS软件是虚拟样机技术中关键的多体动力学仿真软件[2]。
本文利用ADAMS软件建立了夹紧机构的虚拟样机模型进行夹紧力的仿真分析，并根据物理模型的试验数据与虚拟样机模型的仿真数据作比对，验证了虚拟样机模型的正确性。然后以各铰接点的坐标为设计变量，建立夹紧机？构的参数化虚拟样机模型，利用优化设计理论，寻求最大夹紧力的夹紧机构的最佳几何尺寸，从而实现了夹紧机构的仿真分析和优化设计。
1.夹紧机构的虚拟样机建模
夹紧机构主要由手柄，支架，锁钩，摇臂，机架，弹簧组成。工作原理是在手柄1上施加一个垂直于杆向下的压力时，手柄运动，在各根杆件的支撑和相互作用下，带动锁钩4往右边移动，从而夹紧工件。弹簧6可以自由伸缩，弹簧是用来间接测量夹紧机构的夹紧力的大小。
2.2虚拟样机模型的验证
将物理样机试验数据与虚拟样机仿真输出的测试数据相比较，来验证夹紧机构虚拟样机建模的准确性。我们在夹紧机构物理模型上测试夹紧力、标定角度，从而建立起一组物理样机试验数据，将试验数据导入ADAMS中。ADAMS导入物理试验数据后，生成一条实验数据曲线，如图4中的红色曲线；而图4中的另一条蓝色的虚线，则为夹紧机构的虚拟仿真中的虚拟测试数据。从图4中可以看出仿真数据与试验数据相差不大，说明该夹紧机构虚拟样机模型的创建是准确的。
3.夹紧机构的参数化优化设计
优化设计是指通过调整设计变量值，使模型的某些性能达到最优[3]。前面建立的夹紧机构的虚拟样机模型，是根据物理样机的尺寸建立的。因而优化设计之前先将夹紧机构虚拟样机模型参数化。
4.結论
本文利用ADAMS软件建立了夹紧机构的虚拟样机模型，通过仿真全面地分析夹紧机构的各点坐标的变化对弹簧力的影响，找到影响夹紧力大小的几个关键点，确定为优化设计变量，以夹紧力最大（弹簧力最小）为优化目标。通过优化，找到最优解，夹紧力大幅度的提高了，最终生成新的虚拟样机模型。由此可见，利用ADAMS虚拟样机技术，可以获得夹紧机构的最优方案，提高了设计效率，降低开发成本，此思路可以应用于其他的产品的设计。 [科]
【参考文献】
[1]黎育红，聂凌霄.基于ADAMS虚拟样机的多体系统动力学仿真[J]. 武汉大学学报，2010：12：757-761.
[2]陈立平，张云清.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程[M].北京：清华大学出版社，2005：101-130.
[3]孙靖民，梁迎春.机械优化设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006：35-45.
[4]郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007：280-290.
【关键词】ADAMS仿真；夹紧机构；优化设计
【Abstract】A virtual prototype model of clamping mechanism is established by using multi-body dynamics simulation software ADAMS， with which the dynamic simulation analysis is carried to obtain the maximum clamping force location.And the key parameters are optimized in ADAMS in order to obtain the maximum clamping force，finally an optimal group of key parameter and according curve is got by the simulation. According to the simulation results，the clamping mechanism is optimized further，and the clamping capacity is greatly improved.
【Key words】ADAMS；Simulation；Clamping mechanism；Optimization
夹紧机构是工业中常用的一种机构，夹紧性能的好坏至关重要。然而夹紧性能如何，夹紧力的大小不好测量。当改变夹紧机构的某个构件的几何尺寸时，夹紧力的大小也会发生改变。因而夹紧机构的设计只依靠反复修改物理样机的几何尺寸反复测试，不仅会浪费材料，提高成本，还很难获得我们所需的夹紧力。
虚拟样机技术是一种基于计算机仿真的产品数字化设计方法，利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计、测试和评估，可缩短开发周期，降低成本[1]。ADAMS软件是虚拟样机技术中关键的多体动力学仿真软件[2]。
本文利用ADAMS软件建立了夹紧机构的虚拟样机模型进行夹紧力的仿真分析，并根据物理模型的试验数据与虚拟样机模型的仿真数据作比对，验证了虚拟样机模型的正确性。然后以各铰接点的坐标为设计变量，建立夹紧机？构的参数化虚拟样机模型，利用优化设计理论，寻求最大夹紧力的夹紧机构的最佳几何尺寸，从而实现了夹紧机构的仿真分析和优化设计。
1.夹紧机构的虚拟样机建模
夹紧机构主要由手柄，支架，锁钩，摇臂，机架，弹簧组成。工作原理是在手柄1上施加一个垂直于杆向下的压力时，手柄运动，在各根杆件的支撑和相互作用下，带动锁钩4往右边移动，从而夹紧工件。弹簧6可以自由伸缩，弹簧是用来间接测量夹紧机构的夹紧力的大小。
2.2虚拟样机模型的验证
将物理样机试验数据与虚拟样机仿真输出的测试数据相比较，来验证夹紧机构虚拟样机建模的准确性。我们在夹紧机构物理模型上测试夹紧力、标定角度，从而建立起一组物理样机试验数据，将试验数据导入ADAMS中。ADAMS导入物理试验数据后，生成一条实验数据曲线，如图4中的红色曲线；而图4中的另一条蓝色的虚线，则为夹紧机构的虚拟仿真中的虚拟测试数据。从图4中可以看出仿真数据与试验数据相差不大，说明该夹紧机构虚拟样机模型的创建是准确的。
3.夹紧机构的参数化优化设计
优化设计是指通过调整设计变量值，使模型的某些性能达到最优[3]。前面建立的夹紧机构的虚拟样机模型，是根据物理样机的尺寸建立的。因而优化设计之前先将夹紧机构虚拟样机模型参数化。
4.結论
本文利用ADAMS软件建立了夹紧机构的虚拟样机模型，通过仿真全面地分析夹紧机构的各点坐标的变化对弹簧力的影响，找到影响夹紧力大小的几个关键点，确定为优化设计变量，以夹紧力最大（弹簧力最小）为优化目标。通过优化，找到最优解，夹紧力大幅度的提高了，最终生成新的虚拟样机模型。由此可见，利用ADAMS虚拟样机技术，可以获得夹紧机构的最优方案，提高了设计效率，降低开发成本，此思路可以应用于其他的产品的设计。 [科]
【参考文献】
[1]黎育红，聂凌霄.基于ADAMS虚拟样机的多体系统动力学仿真[J]. 武汉大学学报，2010：12：757-761.
[2]陈立平，张云清.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程[M].北京：清华大学出版社，2005：101-130.
[3]孙靖民，梁迎春.机械优化设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006：35-45.
[4]郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007：280-290.