《机械动力学》实验指导书文档格式.docx

1、（2）设置Size X=2.0， Size Y=1.0， Spacing X=0.05， Show Working Grid=on；（3）选择 OK按钮。2.3 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。2.4 设置图标 在Settings菜单，选择Icons命令，显示图标设置对话框；在New Size栏输入0.1；选择OK按钮。2.5 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；2.6 设置ADAMS默认存盘目录。在File

2、菜单，选择Select Directory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3.1 按F4键，显示坐标窗口。表1-1 定义连接点及坐标3.2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；Add to Ground， Dont attach； 按照表1-1所示的坐标，分别定义A、B、C点。坐标点变量名XYZAPOINT_10.0BPOINT_20.3CPOINT_31.33.3 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New Part； Length=ON， Length=0.1；Radius=O

3、N， 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Modi

4、fy；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New Name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Define mass by 栏，选择Geometry and Density， Density栏，输入7800；3.4 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

5、栏，选择New Part； 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New Name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Define mass by 栏，选择User Input；Mass=65，选择OK按钮。3.5 滑块几何建模（1）在几何建模工

6、具集，选取立方体建模工具 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New Name栏，将PRAT_1改为

7、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Define mass by 栏，选择Geometry and Material Type；在Material Type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4.1 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1Locati

8、on，Normal To Grid；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，Normal to Grid； 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。连杆、滑块、POINT_3，完成设置。4.2 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End Time=5.0， Steps=200；（3）选择，开始仿真分析。4.3 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，P

9、ick Feature。（3）依次选择：滑块、地面、POINT_3、方向指向圆盘，完成设置。4.5 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Set up栏，输入360；选择 JOINT_1，完成转速设置。4.6 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：Add to Ground，Dont attach，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=Space Fixed

10、； Construction=Pick Feature；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Save Database。当前模型的轴测视图如图1-1所示：图1-1 曲柄滑块机构模型5. 对曲柄滑块机构进行仿真分析5.1 仿真分析（2）在主工具箱参数设置栏，选择Dynamic，取End Time=2.5， Steps=200。6. 建立测量（滑块的位移、速度、加速度）（1

11、）鼠标右键单击需要测量的部件，系统打开右键快捷菜单，选择Measure；（2）系统打开参数对话框，如图1-2，将Characteristic设为CM Position，Component 设为X，测量X向位移；（3）点击Apply，出现空白的测量窗口；（4）重复上述步骤，将Characteristic设为CM Velocity，新建测量速度；（5）重复上述步骤，将Characteristic设为CM Acceleration，新建测量加速度；图1-2 设置参数（6）建立的测量窗口后，点击工具箱中的仿真图标，按照先前的设置进行仿真，仿真结果如图1-3所示；（7）如需测量其他部件的位移、速度、加速

12、度以及力其测量方法相同。图1-3 仿真结果五、思考题1建模时首先建立了工作栅格，工作栅格的作用是什么？2建模时输入的坐标是相对于哪个坐标而言的，该坐标系在ADAMS软件中对应的是何名称？3请尝试在栏杆的中心处建立测量点，并把连杆中心处的位移、速度、加速度模拟出来？六、实验报告按照以下要求递交实验报告1建模要求把建模完成图抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对作图过程作简要叙述。2. 施加运动副和驱动要求把运动机构施加运动副和驱动完成的图抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对施加的运动副和驱动作简要叙述。3. 模拟结果要求把滑块的运动位移、速度、加速度模拟出来，分别抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对模拟结果作

13、简要的叙述。实验二 单摆机构的动力学模拟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计算出单摆运动的位移、速度和加速度。按照单摆机构的实际工况，在软件中相应的几何及约束模型，即按照单摆机构的实际尺寸，建立单摆几何实体模型；把摆臂和大地之间的实际连接简化成铰连接，从而在软件中建立其连接副模型；按照摆臂初始运动的参数，如初始转角和转速建立相应的驱动模型；然后利用计算机进行动力学模拟，从而可以求得摆臂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，以及摆臂和大地铰接点处的约束反力等一系列参数。1问题描述图2-1为单摆机构简图，AB为匀质杆，质

14、量2kg，长450mm，A点铰接固定，杆AB在垂直平面内摆动，求当=30度时，角速度为3rad/s时，铰接点A处的支撑力。图2-1 单摆机构简图 A2. 运行ADAMS2.1 通过开始程序菜单运行ADAMS2005，或直接双击桌面图标，运行ADAMS2005；2.2 出现ADAMS界面，选择Create a new model；2.3 确认Gravity（重力）文本框中是Earth Normal（-Global Y）,Units（单位） 文本框中是MM，K，S，确认后单击OK按钮；2.4 在Settings下拉菜单中选择Working Grid，系统打开参数设置对话框，在spacing栏，X和

15、Y 都输入25mm。3. 建立几何模型3.1 用鼠标右键单击几何工具箱，弹出级联图标，用鼠标左键选中杆件图标3.2 系统打开参数设置对话框，如图2-2所示，确认在工具箱下方文本框中显示New Part。选中Length选项，输入45.0cm，即摆臂长度。选种width选项，输入2.0cm，选中Depth选项，输入2.75cm；3.3 按F4打开坐标框，鼠标单击（-225，0，0）作为摆臂的左侧起点，然后单击右侧水平方向任一点，ADAMS自动生成摆臂，如图2-3所示；图2-2 参数设置对话框图2-3摆臂 4. 设置模型参数4.1 设置摆臂质量鼠标右键单击摆臂Part_2，在右键打开的快捷菜单中选

16、择Modify，弹出修改对话框，在Define mass by栏中选择User Input.，在Mass栏输入2.0，单击OK按钮。4.2. 设置摆臂位置（1）在工具箱中选择定位图标系统打开参数设置对话框，在Angle栏输入30，此时摆臂高亮显示；（2）点击顺时针箭头，摆臂转向与水平方向成30度，如图2-4所示。图2-4 转动摆臂位置5. 建立单摆支点5.1 在主工具箱中选择铰接副系统打开参数设置对话框，确认在工具箱下方的Construction文本框中显示1Location 和Normal to Grid；5.2 鼠标左键点击摆臂的左端点PART_2.MARKER_1；5.3 在大地和摆臂之

17、间生成一个铰接支点，如图2-5所示。图2-5 建立铰接点6. 设置初始运动6.1 鼠标右键点击摆臂，在打开的右键快捷菜单中选择Modify命令，系统打开修改对话框，在Category 项选择Velocity Initial Conditions；6.2 在Angular velocity about项选择Part CM；6.3 在下面的选项中选择Z轴，并输入3.0r。输入完成后单击OK按钮。7. 验证模型7.1通过验证模型可以发现建模过程中的错误，ADAMS会自动检测一些错误，如为连接的约束，动力系统中无质量的部件，无约束的部件等。并给出警告可能引发的问题。7.2 在ADAMS窗体的右下角，用

18、鼠标右键点击Information按钮7.3 在弹出的级联图标中选择Verification图标，弹出信息窗口。模型验证无误后，关闭信息窗口。模型建立完成后，对模型进行仿真。8. 设置A点支撑力的测量8.1 鼠标右键点击单败A点，选择JOINT_1然后选择Measure，弹出铰接测量对话框，在Characteristic栏选择Force, component栏选择mag（幅值）。设定完毕单击OK按钮；8.2 出现一个空白测量窗口。9 运行仿真图2-6 单摆转角测量曲线9.1 点击工具箱中仿真图标，系统打开参数设置对话框，将End Time设为0.5，Step设为50。9.2 点击开始按钮，单摆

19、开始摆动，测量曲线如图2-6所示。10. 获得支承反力10.1 在测量窗口的空白处点鼠标右键，选择Plot:scht1transfer to full plot，如图2-7所示，在ADAMS/Postprocessor环境下绘制测量曲线；10.2 选择plot Tracking 图标要求计算时的条件即为开始仿真时的条件，把鼠标置于仿真曲线的开始位置；10.3 窗口顶端，X为仿真时间，y为支撑力，即要计算的支撑力，结果显示为10.72N。图2-7 铰接点处作用反力测量曲线1请尝试在摆臂中心处设置测量点，并模拟出摆臂在该中心点处的运动位移、速度和加速度？2设置单摆的初始位置和初速度不同时，请模拟出

20、单摆的运动情况？3. 进行动力学模拟时，参数End time和Steps分别表示什么含义？把摆臂建模完成图抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对作图过程作简要叙述。把单摆运动机构施加运动副和驱动完成的图抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对施加的运动副和驱动作简要叙述。把摆臂的运动位移、速度、加速度模拟出来，抓其中1幅图，粘贴于实验报告中，并对模拟结果作简要的叙述。实验三 弹簧阻尼器机构的动力学模拟3计算出弹簧阻尼机构运动时，弹簧振子的位移、速度、加速度和弹簧位移与弹簧力的对应关系。按照弹簧阻尼器机构的实际工况，在软件中建立相应的几何、约束及驱动模型，即按照弹簧阻尼器机构的实际尺寸，建立弹簧、阻尼器和质量

21、块的几何实体模型；质量块的运动为上下作自由衰减运动，可以理论简化为在质量块与大地之间建立平动副，弹簧、阻尼器共同连接到连接大地和质量块上；然后利用计算机进行动力学模拟，从而可以求得质量块在弹簧阻尼器连接下任何时间、任何位置所对应的位移、速度加速度，以及弹簧中位移和弹性恢复力之间的对应关系等一系列参数，变换弹簧、阻尼器和质量块的参数可以进行多次不同状态下的模拟。图3-1 弹簧阻尼器机构示意图图3-1为弹簧阻尼器机构简图，M为振子，质量为187.224kg；弹簧刚度K5N/mm，阻尼器阻尼为C0.05N/mm，弹簧空载长度为400mm，求当弹簧阻尼机构振动时，铰接点A处的支撑力。2. 启动ADAM

22、S2.1 运行ADAMS2005，在欢迎界面中，选择Create a new model, Model name 输入spring_mass；2.2 确认Gravity（重力）文本框中是Earth Normal（-Global Y），Units （单位）文本框中是MMKS（mm,kg,N,s,deg）。3.1单击F4显示坐标窗口；3.2在主工具箱中选择Box工具按钮建立一质量块，用默认尺寸即可；3.3 在屏幕任意位置点击鼠标创建质量块；3.4 右键点击质量块，选择part_2，然后选择Rename，更名为mass；3.5 右键点击质量块，选择mass，然后选择Modify。在打开的对话框中修改

23、Define mass by 项为User Input，在Mass栏输入187.224；3.6 选择右视图按钮查看质量块的位置，进行调整栅格位于质量块的中心。选择Edit菜单下的Move项，在对话框中选择Relocate the项为Part，右键点击右侧文本框选择Part，出现Guesses然后选择mass ,如图3-2所示。图3-2 选择移动质量块3.7 在Translate下方的数字栏中输入-100，或者输入100再单击前面的按钮，如图3-3所示；图3-3 移动对话框3.8 设置完毕后，单击Z轴方向按钮，使质量块中心位于工作栅格位置，选择正视按钮，显示栅格便于建模；4. 施加运动副为了确保

24、质量块的运动只沿Y轴移动，添加一平动副。选择工具箱中的平动副按钮，选择质量块和大地为对象，Y轴为运动方向。如图3-4所示。图3-4 添加平动副5. 设置弹簧和阻尼器参数5.1 选择工具栏中的弹簧阻尼器按钮，设置参数：K=ON，K=5.0；C=ON，C=0.05；5.2 设置完毕，选择质量块中心点，以及点击沿Y轴向上400mm的位置，即相当于与大地建立弹簧连接，如图3-5所示；图3-5 建立弹簧阻尼器模型5.3 为了确定弹簧在空载时长度为400mm，选择菜单栏中Tools菜单中的Measure distance,在测量对话框中First Marker Name栏单击鼠标右键，选择position

25、 然后选择pick，选择质量块的中心点mass.cm，在second Marker Name栏单击鼠标右键，选择position 然后选择pick，选择弹簧的上顶点ground.MARKER_5；5.4 设置完毕，单击OK按钮。测量信息窗口如图3-6，Y轴距离为-400mm。图3-6 测量信息窗口6. 对弹簧阻尼器机构仿真分析6.1 测量静平衡时弹簧力的大小，选择工具箱中的仿真按钮，选择工具箱下侧的计算静平衡按钮，计算成功会出现提示。6.2 计算完毕单击返回按钮，右键点击弹簧选择spring_1，然后选择Measure，在打开的测量对话框中Characteristic选择force,在Meas

26、ure Name 栏输入spring_force，单击OK按纽，建立一测量力的窗口。为了只测量力的大小，在测量窗口内单击鼠标右键并选择Measure modify，在修改力函数对话框中加上绝对值函数ABS（），如图3-7所示；图3-7 修改测量力函数图3-8 弹簧力测量曲线6.3 根据弹簧力测量曲线，起始位置即静平衡时弹簧力为1836N，即质量块的重力：187.224kg*9806.65mm/s2（=1836.04N）。测量曲线如图3-8所示；6.4 继续测量弹簧的变形曲线。右键点击弹簧选择spring_1，然后选择Measure，在打开的测量对话框中Measure name输入spring_

27、displace, Characteristic 选择Deformation，建立空白的位移测量窗口；6.5 选择工具箱中的仿真按钮，设置仿真时间End Time 为2，Steps为50，开始仿真，位移曲线如图3-9所示；图3-9 弹簧变形曲线6.6 在力测量曲线窗口空白处单击鼠标右键，选择plot: scht1-Transfer to full plot，切换到ADAMS/Postprocessor窗口。6.7 单击clear plot按钮清除窗口内的曲线。在Result set选项中选择spring_force下，选择component下的Q分量。如图3-10所示；图3-10 测量曲线参数设置6.8 在Independent Axis项选择Data项，在弹出的选择窗口spring_displace，在component 中选择Q，选择完毕单击OK如图3-11。图3-11 选择Independent Axis