ADAMS的曲柄滑块机构.docx
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ADAMS的曲柄滑块机构
曲柄滑块机构运动仿真分析说明书
一、分析目的
1、掌握多体动力学分析软件ADAMS中实体建模方法；
2、掌握ADAMS中施加约束和驱动的方法；
3、计算出在该驱动作用下滑块运动的位移、速度和加速度。
二、原理
按照曲柄滑块机构的实际工况，在软件中建立相应的几何、约束及驱动模型，即按照曲柄滑块机构的实际尺寸，建立曲柄、连杆和滑块的几何实体模型；把曲柄和连杆、连杆和滑块之间的实际连接简化成铰连接，滑块和滑道之间的连接简化成棱柱副连接，从而在软件中建立其连接副模型；把曲柄的驱动运动建立相应的驱动模型；然后利用计算机进行动力学模拟，从而可以求得曲柄、连杆和滑块零件在实际工况下的任何时间、任何位置所对应的位移、速度加速度，以及约束反力等一系列参数。
三、仿真方法
（1）启动ADAMS/View程序
1）启动ADAMS/View程序；
2）在欢迎对话框，选择Createanewmodel项；在模型名称栏输入.xny_12；重力设置选择EarthNormal参数；单位设置选择MKS系统（M，KG，N，SEC，DEG，H）；
3）选择OK按钮。
（2）检查和设置建模基本环境
1）检查默认单位系统在Settings菜单中选择Units命令，显示单位设置对话框，当前的设置应该为MKS系统。
2）设置工作栅格
①在Settings菜单，选择WorkingGrid命令，显示设置工作栅格对话框；
②设置SizeX=2.0，SizeY=1.0，SpacingX=0.05，ShowWorkingGrid=on；
③选择OK按钮。
3）动态调整活动窗口在主工具箱中，选择工具
，在窗口内上下拖动鼠标，使之显示整个工作栅格。
4）设置图标在Settings菜单，选择Icons命令，显示图标设置对话框；在NewSize栏输入0.1；选择OK按钮。
5）检查重力设置在Settings菜单，选择Gravity命令，显示设置重力加速度对话框；当前的重力设置应该为X=0，Y=-9.80665，Z=0，Gravity=ON；选择OK按钮。
6）设置ADAMS默认存盘目录。
在File菜单，选择SelectDirectory栏，显示寻找目录对话框；输入要存盘的路径，选择OK按钮。
（3）几何建模
1）按F4键，显示坐标窗口。
2）定义连接点鼠标右击主工具箱的几何建模工具集，选取定义点工具
；选择参数；AddtoGround，Don’tattach；按照表1所示的坐标，分别定义A、B、C点。
表1定义连接点及坐标
坐标点
变量名
X
Y
Z
A
POINT_1
0.0
0.0
0.0
B
POINT_2
0.3
0.0
0.0
C
POINT_3
1.3
0.0
0.0
3）圆盘几何建模
①在几何建模工具集，选取圆柱体建模工具
；
②在参数设置栏，设置NewPart；Length=ON，Length=0.1；Radius=ON，Radius=0.3；
③用鼠标选择POINT_1点为起始绘图点，拖动鼠标，此时可以看见几何形体随鼠标拖动改变方向。
释放鼠标键，完成圆盘形体建模；
④改变圆盘方向。
用鼠标选择屏幕上无对象处，放弃当前对圆盘的选择；将鼠标置于点（0，0，0）用右键显示弹出式菜单；在Part_1下方，选择MAR_1，再选择Modify，显示修改对话框；输入：
Orientation=（0.0，0.0，0.0），选择OK按钮。
可以看见圆盘改变了放置方向；
⑤改变圆盘位置。
在主工具箱，选择
；选择不同视图方向工具，从不同的方向观看圆盘，可以看到圆盘在Z轴方向不对称于栅格平面。
选择MAR_1，再选择Modify；显示修改对话框；在Location栏，将{0，0，0}改为{0，0，-0.05}；选择OK按钮，圆盘移动到对称于栅格平面的位置；
⑥改变圆盘名称。
将鼠标置于圆盘处，显示弹出式菜单，选择PRAT_1，再选择Rename，显示改名对话框；在NewName栏，将PART_1改为wheel，选择OK按钮；
⑦设置圆盘物理性质。
在圆盘处，显示弹出式菜单菜单，选择wheel，再选择Modify，显示修改对话框；在Definemassby栏，选择GeometryandDensity，Density栏，输入7800；选择OK按钮。
4）连杆几何建模
①在几何建模工具集，选取连杆建模工具
；
②在参数设置栏，选择NewPart；Width=ON，Width=0.15；Depth=ON，Depth=0.05；
③选择POINT_2点为起始绘图点，拖动鼠标POINT_3，释放鼠标键，完成建模；
④改变连杆名称。
在连杆处，显示弹出式菜单，选择PRAT_1，再选择Rename，显示改名对话框；在NewName栏，将PRAT_1改为handle，选择OK按钮；
⑤设置连杆物理性质。
在连杆处，显示弹出式菜单选择handle，再选择Modify，显示修改对话框；在Definemassby栏，选择UserInput；输入：
Mass=65，选择OK按钮。
5）滑块几何建模
①在几何建模工具集，选取立方体建模工具
；
②在参数设置栏，选择NewPart；Height=ON，Height=0.3；Depth=ON，Depth=0.3；
③选择点（1.15，-0.15，0）为起始绘图点，拖动鼠标点（1.55，0.15，0），释放鼠标键，产生滑块几何模型；
④改变滑块位置。
在点（1.15，-0.15，0）处，显示弹出式菜单，选择MAR_1，再选择Modify，显示修改对话框；在在Location栏，将{1.15，-0.15，0}改为{1.15，-0.15，-0.15}；选择OK按钮；
⑤改变滑块名称。
在滑块处，显示弹出式菜单，选择PART_1，再选择Rename，显示改名对话框；在NewName栏，将PRAT_1改为piston，选择OK按钮；
⑥设置滑块物理性质。
在滑块处，显示弹出式菜单选择piston，再选择Modify，显示修改对话框；在Definemassby栏，选择GeometryandMaterialType；在MaterialType栏中右击显示弹出式菜单，选择Material，再选择Browse，显示数据库浏览器，选择Brass，选择OK按钮。
（4）施加运动副和驱动
1）施加铰接副圆盘在A点处通过铰接副同地面框架连接，在B、C点处分别通过铰接副将圆盘与连杆，连杆和滑块连接。
①添加圆盘与地面框架铰接副。
在主工具箱的连接工具集，选择铰接副
；在参数设置栏，选择1Location，NormalToGrid；选择POINT_1点，完成设置。
②添加圆盘与连杆铰接副。
连接工具集，选择铰接副
；在参数设置栏，选择2-Bod-1Loc，NormaltoGrid；依次选择：
圆盘、连杆、POINT_2，完成设置。
③添加连杆与滑块铰接副。
连接工具集，选择铰接副
；在参数设置栏，选择2-Bod-1Loc，NormaltoGrid；依次选择：
连杆、滑块、POINT_3，完成设置。
2）仿真观看当前模型的运动情况
①在主工具箱，选择仿真工具
；
②在主工具箱参数设置栏，选择Dynamic，取EndTime=5.0，Steps=200；
③选择
，开始仿真分析。
3）添加棱柱副
①在主工具箱，选择棱柱副工具
。
②在主工具箱参数设置栏，选择2-Bod-1Loc，PickFeature。
③依次选择：
滑块、地面、POINT_3、方向指向圆盘，完成设置。
4）定义圆盘的运动
①在主工具箱的运动工具集，选择旋转运动工具图标
，显示定义旋转运动对话框；
②在Setup栏，输入360；选择JOINT_1，完成转速设置。
5）施加滑块作用力F
①定义点的作用点。
在主工具箱的几何建模工具集，选取定义点工具
；选择参数：
AddtoGround，Don’tattach，选择点（1.55，0，0），定义点POINT_4。
②在主工具箱的力工具箱，选择单作用力图标
，显示施加力对话框。
③在参数设置区，输入和选择：
Direction=SpaceFixed；Construction=PickFeature；Characteristic=Custom。
FORCE_1=ON，FORCE=10000
④依次选择：
滑块、点POINT_4（1.55，0，0）和鼠标箭头指向圆盘方向；设置FORCE_1同时显示修改力对话框。
⑤保存曲柄滑块机构模型。
在File菜单，选择SaveDatabase。
当前模型的轴测视图如图2-2所示：
图2曲柄滑块机构构建模型
（5）对曲柄滑块机构进行仿真分析
1）仿真分析
①在主工具箱，选择仿真工具
。
②在主工具箱参数设置栏，选择Dynamic，取EndTime=2.5，Steps=200。
四、仿真后处理
（1）绘制各曲线
1）绘制滑块位移曲线
2）绘制滑块速度曲线
3）绘制滑块加速度曲线
4）绘制滑块法向作用力
5）绘制驱动力矩
6）绘制滑块作用力
（2）参数化机构的仿真分析（滑块的位移、速度、驱动力矩）
1）产生滑块位移和速度的测量图（步骤略）
图3滑块位移曲线
图4滑块速度曲线
图5驱动力矩曲线
（3）进行研究设计
1）在Simulate菜单，选择DesignEvaluation,显示对话框，设置如下图
2）选择Start，进行研究设计。
结果如下
图6驱动力矩随设计变量DV_1变化曲线
图7驱动力矩随时间的变化曲线
图8滑块位移随时间的变化曲线
图9滑块速度随时间变化曲线
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