ADAMS报告.docx

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ADAMS报告

HUNANUNIVERSITY

机械系统动力学与仿真

课程报告

A?

B?

机构建模与运动和力分析

学生姓名

周义民

学生学号

20100430726

专业班级

机自7班

任课老师

杨华

2014年1月6日

一、题目

按分配的题目将A机构和B机构串联组成一个组合机构，要求对该组合机构作运动分析、静力分析、机械利益分析、功率分析、机械效率分析。

二、机构运动简图和自由度

运动简图分析

A机构为行星机构，内齿轮（part5）与机架（ground）固定不动，驱动轴（part5）为z的形状，一根轴围绕另一根轴旋转，而外齿轮（part7）围绕驱动轴一端自转的同时还围绕另一端的轴公转，外齿轮和内齿轮为内啮合，这样

就形成了一个行星机构，行星机构带动矩形双滑槽（part3）运动，矩形双滑槽的滑动带动从动轴（part2）旋转,这样A6就可以带动双曲柄机构（B12）运动了。

自由度分析：

自由度F=3n-（2pl+ph）=1

三、机构建模

机构模型如上图所示，通过UG画出模型，再用UG把模型通过约束装配在一起。

将UG装配好的模型导出来再把导出来的文件导入到adams中如上图所示。

四、运动分析

将part5（黄色）作为原动件，末端从动件为曲柄（part14），仿真后所得其角位移、角速度及角加速度在一个周期内的变化曲线如下图所示：

分析：

1.曲柄（part14）的角度（相对机架和原点的角度：

起始点为曲柄的质心点cm，角尖点为和机架铰接的Marker点，末端点为坐标系的原点）：

由图中可以看出，曲柄的初始位置的角度为90°，当机构运动起来后，角度先减小，后增大，再减小，类似于余弦曲线的变化；；从整体上来看，曲柄在不断地但转运动，角度值在0到360角度不断变化。

2.曲柄的角速度：

角速度的整体变化为先减小再延正方向增大到最大值，然后在反方向增大，反方向增大到最大后再反方向减小，最后再在正方向增大。

3.曲柄的角加速度：

角加速度的整体变化为先从0开始往正方向增大，增大到最大后开始减小，后开始再往反方向增大，跟角速度的变化有些相似。

“传动比特性曲线（输出速度/输入速度）”曲线如下图所示：

分析：

由上图可以看出，曲线在一直处于负值，说明曲柄的速度始终与驱动轴（part5）的速度相反，而在0.48s是从动件的速度负向最大，在0.16s时从动件的速度负向最小。

五、静力分析（不计重力和惯性力）

阻力”和“驱动力”曲线如下图所示：

分析：

由图中可以看出，阻力矩始终保持其值为-180不变，而驱动力矩先在负方向先减小再增大，然后再在正方向增大到最大值，之后再次减小，之后再在负方向增大到最大值，从整体上来看，驱动力矩的负方向最大值为-87N/mm，负方向的最小值为-30N/mm

分析：

因为分析的输入力矩始终是负数不为零，因此可以将其直接用驱动力矩/输入力矩，其图像如下。

六、功率分析

输入功率曲线如下图所示：

输出功率曲线如下图所示：

分析：

因为此时的构件没有摩擦力，所以就没有功率的损耗，因此输出功率等于输入功率，两者的曲线也完全一样，其偏差如下图所示：

七、机械效率分析

总结：

由分析结果可以看出，将滑动摩擦力添加在低速部分（情形2）时系统的机械效率要大于将滑动摩擦力添加在高速部分（情形1）的系统的机械效率。

原因：

1.本例中，高速部分的摩擦圆半径要大于低速部分的摩擦圆半径，在其他参数一定的情况下，高速部分的滑动摩擦力更大，因此能量的损耗也更多，机械效率更低；2.高速运动时的向心力要大于低速运动时的向心力，在这里反映出来的就是滑动摩擦力的正压力大小，正压力（向心力）越大，滑动摩擦力越大，能量损耗越大，机械效率越低。

八、课程学习体会和建议

下面是我对ADAMS软件的一些个人看法和理解：

由美国MSC公司开发的ADAMS是目前世界上应用最广泛的多体动力学和运动分析软件。

ADAMS帮助工程师研究运动部件的力量变化，在整个机械系统内，荷载和力量是如何分配的，并改善和优化其产品的性能。

现在，传统的“构建和测试”的设计方法太昂贵，太耗时，有时甚至是不可能成功。

基于CAD的工具可以帮助评估部件之间的干扰，基本运动，但忽略了复杂机械系统的基于物理学的力量变化。

有限元分析是研究直线振动和瞬态动力学的最优选择，但采用该种方法分析大型旋转和其他高度非线性机械系统全面运动的效率太低。

运用adams可以达到方便快捷的效果。

通过这一个学期的ADAMS虚拟样机技术的学习，我不单单是对ADAMS这个软件的应用有了很好的了解，更重要的是我意识到了所有其他以前学过的科目在ADAMS软件里的应用，比如同UG的联合运用，能够帮组我们分析出我们想要的数据，。

比如在进行模型校验时，软件会算出一个自由度，但是我们还是需要运用机械原理的知识对其进行分析；在进行动力学仿真计算时，也需要用到材料力学的知识，比如在对构件的转动惯量进行设置时，需要考虑是否需要用到机构的转动动能，否则结果可能会和我们预期的结果不同……只用知道了这些，我们才知道内部的原因是什么，也知道了如何去辩证的看待软件的分析结果是否正确。

同时，在这个学期学习的时候，我还总结了一部分自己的运用ADAMS的一些小小的心得：

1、Marker点与Pointer点区别 

Marker：

具有方向性， 大部分情況都是伴随物件自动产生的，而 Point不具有方向性， 都是用户自己建立的；Marker点可以用来定义构件的几何形状和方向，定义约束与运动的方向等，而Point点常用来作为参数化的参考点，若构件与参考点相连，当修改参考点的位置时，其所关联的物体也会一起移动或改变。

2、运动学仿真后，如何测量驱动力矩或者其他的物理量？

我们在做机器人运动规划时，往往根据规划给出各个关节的运动轨迹，进行运动学分析，如果要查看实现该运动各个关节需要加的驱动力矩，可以右键单击相应的motion，然后在下拉菜单选择measure，在出现的界面里面选择Torque，点ok就出来力矩曲线了，其他物理量类同。

3、 ADAMS/VIEW中的输入函数的指定方法：

输入函数是指从输入状态变量取值的时间函数。

 只需在所建立的模型中在需要进行控制的部件施加一定的力或力矩，然后对其进行函数化：

其函数的自变量为所指定的输入状态变量。

这样所建立的模型就是受输入控制的系统。

4、在设计输入函数时，当输入函数表达的为力，而其自变量为其它的量，则通过指定adams函数来定义这一输入量。

5、 现在还有两个问题没有解决：

力与运动是什么关系，在

ADAMS------MATLAB/SIMULINK仿真过程中需要设定的参数：

PLANT EXPORT及SIMULINK仿真模块的ADAMS--SUB参数。

6、力与驱动的关系：

驱动包括直线驱动和旋转驱动，他们配合约束副使用。

驱动就是指使所定义的约束副的运动按照所设定的驱动方程运动；而力指在模型中某一构件上所施加的力，其运动方向及速度要根据力的函数决定。

如，在建立汽车模型时，地面的垂直不平度可以取为上下运动的驱动；而驱动轮的转动通常要通过输入其的力矩定义。

在进行ＡＤＡＭＳ－ＳＩＭＵＬＩＮＫ联合仿真时，需要将通过ｓｉｍｕｌｉｎｋ控制模块决定的运动构件的驱动去掉，增加一力或力矩，其为系统设定的输入状态变量的函数。

7、关于约束的问题

　　约束是用来连接两个部件使他们之间具有一定相对运动关系。

通过约束，使模型中各个独立的部件联系起来形成有机的整体。

在ADAMS/View中，有各种各样的约束，大体上将其分为四类：

基本约束：

点重合约束（ATPOINT）、共线约束（INLINE）、共面约束（INPLANE）、方向定位约束（ORIENTATION）、轴平行约束（PARALLEL_AXES）、轴垂直约束（PERPENDICULAR）等

常用铰约束：

球铰（SPHERICAL）、虎克铰（HOOKE）、广义铰（UNIVERSIAL）、常速度铰（CONVEL）、固定铰（FIXED）、平移副（TRANSLATIONAL）、圆柱副（CYLINDER）、旋转副（REVOLUTE）、螺旋副（SCREW）、齿轮副等

高副约束：

曲线－曲线约束（CVCV）、点－曲线约束（PTCV）。

驱动：

按驱动加在对象类型上分：

有点驱动和铰驱动；按驱动特点来分有：

平移驱动和旋转驱动。

Adams是非常有意思的一门学科，我们可以建立起任何我们想要的运动机构。

在此非常感谢杨华老师手把手耐心的教导我们adams的知识，在上课的时候基本上我都到了，但是在交作业的时候没有交，在此作为烟机班的学生感觉的些许愧疚，但是在做大作业的时候都是我自己独立来完成的，通过自己的努力收货良多，马上就快毕业了，希望以后还能得到像这样的学习机会，再次的跟杨华老师学习。