用ADAMS进行凸轮机构模拟仿真示例讲课教案.docx

1、用ADAMS进行凸轮机构模拟仿真示例讲课教案用ADAMS进行凸轮机构模拟仿真示例例: 尖顶直动从动件盘形凸轮机构的凸轮基圆半径,已知:从动件行程,推程运动角为,远休止角,回程运动角,近休止角为;从动件推程、回程分别采用余弦加速度和正弦加速度运动规律。对该凸轮机构进行模拟仿真。解: 1. 从动件推程运动方程推程段采用余弦加速度运动规律,故将已知条件代入余弦加速度运动规律的推程段方程式中,推演得到 2. 从动件远休程运动方程在远休程段,即时, 。3. 从动件回程运动方程因回程段采用正弦加速度运动规律,将已知条件代入正弦加速度运动规律的回程段方程式中,推演得到 4. 从动件近休程运动方程在近休程段,

2、即时, 。创建过程1、 启动ADAMS双击桌面上ADAMS/View的快捷图标,打开ADAMS/View。在欢迎对话框中选择“Create a new model”，在模型名称（Model name）栏中输入：tuluen ；在重力名称（Gravity）栏中选择“Earth Normal (-Global Y)”；在单位名称（Units）栏中选择“MMKS mm,kg,N,s,deg”。如图1-1所示。图1-1 欢迎对话框2、 设置工作环境2.1 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View菜单栏中，选择设置（Setting）下拉菜单中的工作网格（Working

3、 Grid）命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size)中的X和Y分别设置成250mm和300mm，间距（Spacing）中的X和Y都设置成10mm。然后点击“OK”确定。2.2 用鼠标左键点击选择（Select）图标，控制面板出现在工具箱中。2.3 用鼠标左键点击动态放大（Dynamic Zoom）图标，在模型窗口中，点击鼠标左键并按住不放，移动鼠标进行放大或缩小。3、 用升程表创建凸轮轮廓曲线 3.1 在ADAMS/View零件库中选择球体（Sphere），在原点（0，0，0）（选择坐标原点，将为下面利用升程表创建凸轮轨迹带来方便）处创建一个球形观察点，球体的参数选择“New

4、 Part”，半径选择10mm（这里只要求球形观察点的运动轨迹就行，为了观察清楚，将球形观察点用一定半径大小的球体来表示），创建后的名称默认为“Part: PART_2”。根据凸轮基圆半径，在点（0，60，0）处创建第二个球体（Sphere），球体的参数选择“New Part”，半径选择10mm（理由同上），创建后的名称默认为“Part:PART_3”。 3.2 在ADAMS/View约束库中选择旋转副（Joint: Revolute），参数选择为“2 Bod-1 Loc”和“Normal To Grid”，鼠标左键先点击原点出的球体（PART_2），再点击机架（ground），最后在球体中心

5、点击鼠标右键，弹出Select对话框，如图3-1所表示，选择“PART_2.cm”,然后点“OK”确定。在球体（PART_2）上成功创建旋转副（Joint: JOINT_1），如图3-2所示。 图 3-1 选择对话框 图 3-2 在球体（PART_2）上创建旋转副 3.3 在ADAMS/View约束库中选择移动副（Joint: Translational），参数选择为“2 Bod-1 Loc”和“Pick Feature”，鼠标左键先点击点（0，60，0）处的球体（PART_3）,然后点击原点处的球体（PART_2），最后在球体（PART_3）中心点击鼠标右键，在弹出Select对话框中选择“

6、PART_3.cm”，然后点“OK”确定，就会出现白色的箭头，移动光标，使箭头指向Y轴的正方向后点击鼠标左键，从而在球体（PART_3）上成功创建移动副（Joint:JOINT_2），如图3-3所示 3.4 在ADAMS/View驱动库中选择旋转驱动（Rotational Joint Motion），在速度（Speed）栏中，输入速度值360d，表示驱动装置每分钟转360度，用鼠标左键点击球体（PART_2）上的旋转副（JOINT_1），在旋转副上出现一个大的驱动图标，即为驱动装置（Motion: MOTION_1），如图3-4所示 3.6 在ADAMS/View驱动库中选择移动驱动（Tran

7、slational Joint Motion），参数默认，用鼠标左键点击球体（PART_2）上 图3-3在球体（PART_3）上创建移动副 图3-4 在球体（PART_2）上定义旋转驱动的移动副（JOINT_2），同样在移动副上出现一个大的驱动图标，即为驱动装置（Motion: MOTION_2），如图3-5所示。 图3-5 在球体（PART_3）上定义移动驱动 图 3-6 重新设置移动驱动的参数 3.7 在球体（PART_3）上点击鼠标右键，选择Motion: MOTION_2Modify，如图3-6所示。出现Joint Motion对话框，如图3-7所表示，接着点击Function Bui

8、lder图标，出现Function Builder对话框。 3.8 在Function Builder中的Define a runtime function栏中输入如下语句:“IF(time-5/12:20*(1-cos(6/5*360d*time),40,IF(time-7/12:40,40,IF(time-11/12:40*(2.75-3*time+1/(2*pi)*sin(3*2*pi*time-3.5*pi),0,IF(time-1:0,0,0)”，然后点击，如果出现“Function syntax is correct”对话框，则表示输入的语句没有语法格式上的错误，如图3-8所示；否

9、则输入语句中存在格式上的错误。然后一直点“OK”，直到退出Joint Motion对话框。 3.9 选择仿真（Simulation）图标，将仿真停止时间（End Time）设置为1，为了使由轨迹生成的凸轮轮廓曲线光滑，而又缩短计算机生成曲线的计算时间，综合这两方面的要求，我们这里将输出结果（轨 图 3-7 Joint Motion对话框 图 3-8 Function Builder对话框 迹）的总步数（Steps）设置为100。点击仿真按钮（Play）；当仿真结束，点击复位按钮（Rewind）。 3.10 在ADAMS/View菜单栏中，选择Review下拉菜单中的Create Trace S

10、pline命令，然后用鼠标左键点击球体（PART_3）,接着在原地右击鼠标，在弹出的Select对话框中选择PART_3.cm，之后点击对话框左下角的“OK”按钮，最后用鼠标左键点击机架（ground），凸轮的轨迹曲线（BSpline: GCURVE_3）如图3-9所示。 图 3-9 凸轮的轮廓曲线4、 创建凸轮实体 4.1 凸轮的轨迹曲线生成后，在球体（PART_2）上右击鼠标，选择Part: PART_2Delete，出现如图4-1所示的对话框，表示将要删除球体及其与之相关的约束和运动副。点击Delete All，删除球体（PART_2）。图4-1 删除命令的提示框 4.2 在球体（PAR

11、T_3）上右击鼠标，选择Part: PART_3Delete，同样出现图4-1所示的对话框，点击Delete All，删除球体（PART_3）。删除之后的图形如图4-2所示。 图 4-2 删除球体之后的图形 图 4-3 几何尺寸修改对话框 4.3 在曲线上右击鼠标，选“-Bspline: GCURVE_3Modify”,出现Modify Geometric Spline对话框，如图4-3所示。点击对话框中的Location table图标，打开Location Table 对话框，如图4-4所示。图 4-4 Location Table 对话框 图 4-5 保存对话框 4.4 在Locatio

12、n Table对话框中，点击“Write”按钮，出现Select File保存对话框，如图4-5所示，在文件名栏中输入保存名“tulun.dat”（名字可以随意取，但不要忘记后缀“.dat”），然后点击“打开”，进行保存。最后点击“OK”按钮两次，分别退出Location Table对话框和Modify Geometric Spline对话框。 4.5 在ADAMS/View零件库中选择样条曲线（Spline）图标，参数选择如图4-6所示。在ADAMS/View工作窗口中用鼠标左键随意选取12个不同的点（至少要取8个点），然后点击鼠标右键进行确定。如图4-7所示，图中绿色的闭合曲线就是所画的样

13、条曲线，曲线上11个红色的小块表示11个所取的点。 图 4-6 参数选择 图4-7 绘制样条曲线 4.6 在所画的样条曲线（绿颜色的）上右击鼠标，选择“-Bspline: GCURVE_4Modify”，出现Modify Geometric Spline对话框，如图4-8所示，在该对话框中选择Location table图标，出现Location Table对话框，如图4-9所示。由于每个人所画的样条曲线的不一样，相应的X、Y、Z坐标也就不一样。 图 4-8 几何尺寸修改对话框 图 4-9 Location Table 对话框 4.7 在Location Table对话框中，点击“Read”按

14、钮，打开上面保存的“tulun.dat”文件。则Location Table对话框中的X、Y、Z坐标值产生了变化，如图4-10所示。然后点击“OK”按钮两次，分别退出Location Table对话框和Modify Geometric Spline对话框。则在步骤4.5中所画的样条曲线（绿色的）变成了与轨迹曲线（BSpline: GCURVE_3）（白色的）一模一样的曲线。如图4-11所示。 图 4-10 倒入新的X、Y、Z坐标值 图4-11 采用新的坐标值后的样条曲线 4.8 在ADAMS/View中位置/方向库中选择位置-平移图标，参数选择如图4-12所示。在ADAMS/View工作窗口中

15、先用鼠标左键点击样条曲线（绿色的），并选择该曲线上的一点（PART_5.MARKER_10），然后，移动光标选择轨迹曲线（白色的）上的一点（ground.MARKER_9），如图4-13所表示。最后点击鼠标左键确定，两条闭合曲线重叠在一起，如图4-14所示。 图4-12 参数选择 图4-13 平移前的闭合样条曲线 图4-14 平移后的闭合样条曲线 图 4-15 删除轨迹曲线 4.9 在样条曲线上，如图4-15所示右击鼠标，在弹出的菜单中，选择“-Bspline:GCURVE_3Delete”，删除最开始生成的轨迹曲线（因为该闭合样条曲线与机架固结在一起）。 4.10 在ADAMS/View中零

16、件库中选择拉伸图标，参数选择如图4-16，在ADAMS/View工作窗口中用鼠标左键连续点击闭合样条曲线两次（第一次选择PART_5，第二次选择PART_5.GCURVE_4），之后一个凸轮实体拉伸出来。如图4-17所示，图中的凸轮是旋转后的形状。 图 4-16 参数选择 图 4-17 凸轮实体5 创建尖顶从动件 5.1 在ADAMS/View中零件库中选择圆柱体图标，参数选择New Part，其他参数（Length、Radius）可以不选择。在ADAMS/View工作窗口中用鼠标选择点击坐标（0，100，0）（因为本设计的对象是尖顶直动从动件盘形凸轮机构，根据机械原理，这种机构中从动件和凸轮之间没