Prototiparea Virtuala A Unui Mecanism Planetar Naghi Horia [306165]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL INGINERIA AUTOVEHICULELOR

PROGRAMUL DE STUDIU S.T.A.I.A.

[anonimizat] A [anonimizat]. RUS ALEXANDRU

STUDENT: [anonimizat]

2020

Cap. 1 Introducere

1.1. Introducere în prototiparea virtuala

Utilizarea calculatorului în cele mai diverse domenii de activitate a încetat de mult să mai fie o modă, devenind practic o necesitate. Încă din fazele precoce ale proiectării și până la execuția finală a [anonimizat]/[anonimizat]. În domeniul analizei sisimulării sistemelor mecanice, o [anonimizat] “popularele” limbaje de programare (ex. FORTRAN, PASCAL, C++), continuând cu programele de proiectare asistate (ex. CATIA, [anonimizat], AUTOCAD),ajungând la softurile performante "MultiBody Systems" – MBS (ex. ADAMS, PLEXUS, DYMES, SDS) sunt în prezent utilizate pe scară largă.

[anonimizat] – elastic si a restricțiilor în mișcare existente în sistem. [anonimizat], Kane, D’Alambert, putându-se identifica două mari grupe de softuri MBS: programe care formulează numeric ecuațiile de mi care ale sistemului pentru fiecare pas de integrare; [anonimizat], operație care se poate efectua cu programe de calcul simbolic gen MATLAB sau MAPLE.

[anonimizat] (restricții geometrice), elemente elastice (ex. arcuri) si disipative (ex. amortizoare); asupra sistemului mecanic acționează un sistem de forțe exterioare ([anonimizat], rezistente) si de forțe interne (generate de elementele elastice si de amortizare).

1.2. Programe utilizate in prototipare virtuală

Printre aceste softuri de prototipare virtuală a elementelor mecanice se numara:

Comsol Multiphysics

MBDyn (MultiBody Dynamics Simulation

Open Dynamics Engine

MSC Adams

ADAMS (acronimul de la “Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems”) este un pachet de programe destinat analizei i optimiz0rii dinamice a [anonimizat] – Michigan, preluat0 din anul 2002 de renumita companie MSC Software Corporation [7]. Prima versiune ADAMS a ap0rut acum aproximativ 30 de ani, „p0rintele” acestui program fiind profesorul american de origine român0 Nicolae Orlandea. Produsul original a fost ADAMS/Solver, o aplica3ie pentru rezolvarea sistemelor neliniare de ecua3ii. La începutul deceniului trecut a fost lansat modulul ADAMS/View, [anonimizat] i [anonimizat]. [anonimizat]0 automat0 a [anonimizat]0rul unu în lume în prototipare virtual0.

Printre programele (modulele) incluse în pachetul ADAMS se pot puncta: ADAMS/View – modelarea i simularea sistemelor mecanice (modulul general); ADAMS/Exchange – importul i [anonimizat]; ADAMS/Solver – formularea

i rezolvarea automat0 a sistemelor de ecua3ii care descriu mi carea modelului; ADAMS/AutoFlex – modelarea corpurilor flexibile; ADAMS/Controls – ad0ugarea sistemelor de control la modele; ADAMS/PostProcessor – postprocesarea rezultatelor analizei – simul0rii; ADAMS/Animation – animarea grafic0 a mecanismului; ADAMS/Car – modelarea suspensiei automobilelor, pe pun3i i în ansamblu; ADAMS/Tire – modelarea pneurilor de automobil; ADAMS/Rail – modelarea sistemelor specifice c0ilor ferate .a.

Fig. 1.1

Cap. 2 Realizarea modelului

2.1. Setarea mediului de lucru

Se începe cu deschiderea programului Adams View și începerea unui nou model de lucru unde se vor introduce unitățile de măsura folosite sau se începe cu un model preexistent dacă acesta există, cum este prezentat și în acest caz. Se selectează Existing Model și se indică locația fișierului existent. În acest caz unitățile de măsura sunt prestabilite, ele fiind unitățile folosite în sistem internațional.

Fig. 2.1

Fig. 2.2

2.2. Modelarea părților componente

Modelarea părților componente ale mecanismului se poate face în interiorul programului Amdams cu ajutorul comenzilor din bara Bodies și se vor desena piesele care alcătuiesc mecanismul în parte. Mai avem opțiunea de a importa desene execuate în alte programe CAD cu ajutorul comenzi Import de la meniul Files. Sau în acest caz părțile componente sunt desenate în fisierul încărcat.

Fig. 2.3

Fig. 2.4

Se stabilesc dimensiunile si coordonatele arborelui pe care se va monta mecanismul planetar.

Fig. 2.5

Fig. 2.6

Fig. 2.7

Modul de afisare al pieselor se poate modifica cu ajutorul optiuni Render Mode prezent în meniul View. Se va prefera folosirea modului Shaded penrtru o mai bună vedere a pieselor.

Fig. 2.8

Cu ajutorul comenzii Dynamic zoom si Rotate modificam unghiul de vedere al piesei.

Fig. 2.9

2.3. Crearea mecanismului planetar

In continuare vom crea mecanismul panetar cu ajutorul functiei Planetary gear din sub-meniul Machinery. Vom introduce tipul, metoda, geometria, materialul si conexiunile.

Fig. 2.10

Fig. 2.11

Fig. 2.12

Fig. 2.13

Fig. 2.14

Fig. 2.15

Fig. 2.16

Fig. 2.17

Vom atasa mecanismul planetar de arborele creat anterior.

Fig. 2.18

Fig. 2.19

Dupa aceasta, schimbam modul de vizualizare in unul fara afisarea fortelor pentru o mai buna vizibilitate pe mecanismului.

Fig. 2.20

Fig. 2.21

2.4. Introducerea coordonatelor de miscare

Cu ajutorul comenzii General Poin Motion selectam piesele in cauza si introducem coordonatele de miscare pe axe.

Fig. 2.22

Fig. 2.23

Fig. 2.24

Fig. 2.25

Fig. 2.26

Fig. 2.27

2.5. Simulare mecanismului

In fila Simulation, unealta Run as interactive simulation, introducem timpul si pasii de simulare interactiva.

Fig. 2.28

Fig. 2.29

Fig. 2.30

Cap. 3 Concluzii privind utilitatea modelelor virtuale

Prin utilizarea softurilor MBS, exemplu concret ADAMS, având în vedere puterea de calcul i facilitatile pe care acestea le pun la dispoozitie, adevarate prototipuri virtuale pot fi create, având în vedere ob3inerea unor produse care si corespunde functional cerintelor mari impuse de piata. Aceasta înseamna ca se poate merge pâna la modelarea fidela atât a componentelor sistemului cât i a conditiilor de functionare ale acestuia, ceea ce permite testarea rapida a numeroase variante geometrico – constructive, în vederea optimizarii sistemului mecanic.

Prototiparea virtuala este aplicata cu deosebit succes în ramuri industriale traditionale, precum industria de automobile, cai ferate, aerospatiala, biomecanice, precum în domenii de mare viitor, precum dezvoltarea durabile. În domeniul sistemelor bazate pe energii regenerabile, prototiparea virtuala poate fi utilizata la proiectarea – testarea – optimizarea sistemelor de orientare a panourilor solare termice i fotovoltaice, turbinelor eoliene

Prin analiza prototipului virtual se determina comportamentul sistemului, date care se iau în considerare la proiectarea modelului fizic (real) al instalatiei. Prototipurile virtuale nu sunt realizate din materiale reale, rezultând costuri de realizare mult mai mici decât în cazul prototipurilor fizice. Utilizarea prototipurilor virtuale, în special în fazele precoce de dezvoltare/proiectare a produselor, permite luarea unei decizii de cost eficient i ofera posibilitati pentru paralelizare i globalizare, pentru ca prototipurile virtuale nu sunt limitate într-un singur loc, ci pot circula foarte rapid pe retele locale sau mondiale (ex. INTERNET).

Simularea prototipurilor virtuale permite o interventie timpurie, modificarea i optimizarea comportamentului produsului i conduce la o cre tere a varietatii de prototipuri. Prin intermediul prototipurilor virtuale pot fi u or verificate/testate o multitudine de solutii constructive pentru un anumit produs. În plus, defectele privind fabricarea sau produsul însu i pot fi detectate în fazele precoce ale dezvoltarii produsului i astfel sunt eliminate fara mari costuri financiare.