曲柄滑块机构的虚拟样机参数化建模与仿真Word格式.docx
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(北京航空航天大学北京100191)
摘要
本文主要是利用软件ADAMS对曲柄滑块机构创建参数化模型,进行建立仿
真。
通过改变参数值,观察机构模型的变化。
关键词:
ADAMS;
曲柄滑块机构;
参数化模型.
一、曲柄滑块机构的设计要求
如课本图4-71所示一对心曲柄滑块机构。
已知曲柄和连杆的初始长度为a=100mm,b=200mm,试以杆长a,b和曲柄的转角件为可变参数,创建机构的参
数化模型,更改参数值杆长变量和曲柄转角变量,观察机构模型的变化。
二、参数化模型建模过程
U创建参数化点
打开ADAMS软件,新建一个模型,取名为modelzuoye,在主工具箱中选择point工具按钮并双击该选项,展开选项区。
选中Addtoground和Don^Attach,单击工作区中心,分别创建三个点,并将这些点更名为POINT.A,POINT_B和
POINT_C,如图1所示。
图1创建点
2、创建曲柄和连杆构件
在主工具箱中选择LinkZ具按钮,展开选项区。
下拉菜单选择“Newpart”,不选中Length,Width值输入10和Depth值输入5,分别创建两根杆件,如图2所示。
图2创建完毕的曲柄和连杆
3、创建设计变量
创建分别表示曲柄和连杆杆长以及曲柄的转角®
的三个设汁变量DV_a、
DV_b和DV_angleo以设计变量DV_a的创建过程来阐述设讣变量的一般创建过程。
DV」的的创建结果如图3所示。
其创建过程如下:
a选择BuildIDesignVariablelNew菜单项,弹出CreateDesignVariable对话框;
b在该对话框中将Name文本框中的DV_1更改为DV_a:
c选择Units为length;
d更改StandardValue文本框中的初始数值为100:
e选择ValueRangeby为AbsoluteMinandMaxValues;
f将MinValue文本框中的数值更改为0;
g将MaxValue文本框中的数值更改为+200:
h单击Apply按钮,完成设计变量DV_a的创建。
图3设计变量DV_a的创建
4、创建滑块
在主工具箱中选择Box工具按钮,展开选项区。
下拉菜单选择“Newpart”,选中Length,WidthWDepth,依次修改为50,50和50,单击POINT.C创建滑块,并将滑块质心调整至c处,如图所示。
图4创建滑块
5、创建转动副
右击Joint按钮,选择转动副,分别在曲柄和连杆,连杆和滑块之间添加转
动副,并在滑块与ground之间添加移动副,如图5所示。
图5运动副创建
6、施加运动
单击RotationalJointMotion按钮,为杆件AB添加一个角速度为30.Od*time的匀速旋转运动,如图6所示。
图6加上匀速转动
7、各点参数化
将各点参数化,右击任意一点,modify,修改POINT-A的X、Y坐标分别为
0,P0INT_B的X、Y坐标分别为(DV_a*cos(DV.angle))和(DV_a*sin(DV_angle)),
P0INT.C的X、Y坐标分别为
(DV_a*cos(DV_angle)+sqrt(DV_a*cos(DV_angle)*DV_a*cos(DV_angle)-DV_a*D
V_a+DV_b*DV_b))和0,如图7所示。
单击Apply.
图7参数化过程
三、运动仿真过程
1、单击仿真按钮,将时间设为12s,步数设为500步,运行仿真,如图9、所示。
Simulation
出口±
J
Default
IEndTime二|
120
500
|NoDEbug*|
RenderIcons
图9运动仿真过程图
2、单击Build,选择MeasureslAnglelNew,分别选择相应的Marker,依次选择Marker1>
Marker2、Marker3测量得曲柄在Os到12s角位移的变化规律(曲柄的初始转角为45°
),如图10所示:
图10曲柄转动角度的测量
在后置处理中曲柄角度变化情况如图11所示:
图11后置处理中曲柄角度变化情况
HaJp」①o)u<
从曲线图像中可以得到曲柄的初始角位移为45°
与实际情况吻合。
3、通过BuildIDesignVariablelModify将曲柄杆长和连杆杆长为别更改为
160mm和350mm,更改杆长变量值,观察机构模型变化,变化结果如图
12所示。
图12改变杆长参数值前后对比模型图
将曲柄转角变量改为100°
并重新测量其转角变化,模型的对比变化如图13所示,测得转角位移如图14所示。
图13改变转角参数前后的模型变化
图14改变转角参数后测得的转角位移
在后置处理中,可清晰看到曲柄构件的角位移的变化情况,如图15所
示:
ME
500.0]「
—Current
400.0-
图15在后置处理中的运动规律
从曲线图像中可以得到曲柄的初始角位移为100°
四、总结
再机械设计的过程中,应用Adams软件进行仿真能节约成本,同时通过改变设计变量的方法能对设计中尺寸错误进行及时调整,通过仿真,达到合适的尺寸。
避免了后续麻烦的产生。
非常高效。
参考文献:
[1]郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M]・北京:
北航出版社,2008