1、adams曲柄滑块机构实例仿真之欧阳育创编时间:2021.02.04创作:欧阳育题6-6图题6-6图为开槽机上用的急回机构。原动件BC匀速转动,已知,。原动件为构件BC,为匀速转动,角速度。对该机构进行运动分析和动力分析。 在本例子中,将展示在ADAMS中可以先用未组装的形式构造急回机构的各个部件,然后在仿真前让这些部件自动地组装起来,最后进行仿真。这种方法比较适合构造由较多部件组成的复杂模型。创建过程启动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:jihu
2、ijigou ;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 欢迎对话框图 2-1 设置工作网格对话框 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 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750mm和1000mm,间距(Spacing)中的X和Y都设置成10mm。然后点击“OK”确
3、定。如图2-1所表示。 2.2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。 2.3 用鼠标左键点击动态移动(Dynamic Translate)图标,图3-1设置杆选项在模型窗口中,按住鼠标左键,移动鼠标选择合适的网格。创建机构的各个部件3.1 在ADAMS/View零件库中选择连杆(Link)图标,长度为200mm(),其他参数合理选择。如图3-1所示。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择点(-80,0,0)mm(该点的位置可以选择在其他地方),然后按照和题目中差不多的倾斜角,点击鼠标左键(本题选择点(-2
4、00,160,0)mm),创建出主曲柄BC(PART_2)。如图3-2所表示。3.2在ADAMS/View零件库中选择连杆(Link)图标,参数选择如图3-3所示。在工作窗口中先用鼠标左键选择原点(0,0,0)mm(根据上面创建的主曲柄BC的位置和题中的条件,副曲柄AC的位置是唯一的),然后按照和题目中差不多的倾斜角,点击鼠标左键(本题选择点(-230,290,0)mm),创建出副曲柄AC(PART_3)。如图3-3所表示。3.3该步骤将创建主、副曲柄之间的连接部分C,在ADAMS/View零件库中选择连杆(Link)图标,参数选择如图3-4所示。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键在
5、主曲柄(PART_2)和副曲柄(PART_3)之间任意选择一点(本题选择点(-270,190,0)),并与副曲柄(PART_3)近似平行,点击鼠标左键连接部分C(PART_4)创建出来,如图3-5所示。3.4在ADAMS/View零件库中选择连杆(Link)图标,参数选择如图3-6所示。在ADAMS/View工作窗口中,用鼠标左键在副曲柄上侧的区域任意选择一点(本题中选择点(30,100,0)mm),并使连杆垂直向上,然后点击鼠标左键确定。连杆DF(PART_5)创建出来,如图3-7所示。3.5 在ADAMS/View零件库中选择长方体(Box)图标,参数选择如图3-8所示,参数可以任意选择,
6、只要合理就可以。在ADAMS/View工作窗口中,用鼠标左键在副曲柄上侧的区域任意选择一点(本题中选择点(-70,500,0)mm),并点击鼠标左键确认。滑块F(PART_6)如图3-9所示。创建铰接点D 4.1 在ADAMS/View零件库中选择MARKER点图标,参数选择如4-1所表示。先用鼠标左键点击副曲柄(PART_3),然后选择点击Marker点(PART_3.cm),如图4-2所示一个固结在副曲柄(PART_3)上的Marker点(MARKER_10)创建出来。如图4-3所示。4.2 在所创建的MARKER_10点上右击鼠标,在弹出的对话框中选-Marker: MARKER_10M
7、odify,如图4-4所示。4.3 在弹出的属性对话框中,如图4-5所示,容易知道MARKER_10点的坐标为(-115.0,145.0,0.0)mm,而题目中铰接点D到原点(0,0,0)mm的距离。我们可通过直角三角形的性质,计算出当MARKER_10点的坐标为(-62.1,78.3,0)mm时,MARKER_10点到原点的距离为100mm,即此时MARKER_10点为所要的铰接点D。4.4 将属性对话框中的Location的坐标(-115.0,145.0,0.0)mm修改为(-62.1,78.3,0)mm,然后点击OK确定。则MARKER_10点的位置将改变,如图4-6所示。在滑块上创建一
8、个Marker点5.1在ADAMS/View零件库中选择MARKER点图标,参数选择如5-1所表示先用鼠标左键点击滑块(PART_6),然后选择点击Marker点(PART_6.cm),如图5-2所示一个固结在滑块(PART_6)上的Marker点(MARKER_11)创建出来。如图5-3所示。5.2 在所创建的MARKER_11点上右击鼠标,在弹出的对话框中选-Marker: MARKER_11Modify,如图5-4所示。 5.3 在弹出的属性对话框中,如图5-5所示,将对话框中Location栏的值(-50.0,540.0,2.5)修改为(-30.0,540.0,2.5),表示MARKE
9、R_11点向x轴正方向移动了20mm,然后点击OK确认,移动后的MARKER_11点的位置位于滑块的右侧面,如图5-6所表示。创建机架用工具Box建立机架,代表滑块滑动的平面。在建立机架时,ADAMS/View默认其宽度是长和高中较小者的两倍。你也可以在生成机架前定义它的长、宽、高。在ADAMS/View零件库中选择长方体(Box)图标,参数选择如图6-1所示,参数可以任意选择,只要合理就可以。在ADAMS/View工作窗口中,在点(0,580,0)(机架的位置选择不是唯一的,只要滑块的运动范围不超过机架就可以)点击鼠标左键,拖到点(10,200,0)点击鼠标。生成的机架(PART_7)如图6
10、-2所表示。图7-1 主曲柄上的旋转副创建旋转副7.1选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标,参数选择2 Bod-1 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择主曲柄(PART_2),然后选择机架(ground),接着选择主曲柄上的PART_2.MARKER_1,如图7-1所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_1)图7-2 副曲柄上的旋转副该旋转副连接机架和主曲柄,使主曲柄能相对机架旋转。 7.2选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标,参数选择2 Bod-1
11、 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择副曲柄(PART_3),然后选择机架(ground),接着选择副曲柄上的PART_3.MARKER_3,如图7-2所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_2)该旋转副连接机架和副曲柄,使副曲柄能相对机架旋转。图7-3 主曲柄和连接部分C之间的旋转副 7.3选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图标,参数选择2 Bod-2 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择连接部分C(PART_4),然后选择主曲柄(PART_
12、2),接着先后选择连接部分C上的PART_4.cm和主曲柄上的PART_2.MARKER_2如图7-3所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_3),该旋转副连接主曲柄和连接部分C,使主曲柄和连接部分C之间作相对旋转运动。 7.4选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图图7-4 副曲柄和连杆DF之间的旋转副标,参数选择2 Bod-2 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择连杆DF(PART_5),然后选择副曲柄(PART_3),接着先后选择连杆DF上的PART_5.MARKER_7和副曲柄上的铰接点D
13、(PART_3.MARKER_10)如图7-4所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_4),该旋转副连接副曲柄和连杆DF,使副曲柄和连杆DF之间作相对旋转运动。 7.5选择ADAMS/View约束库中的旋转副(Joint: Revolute)图图7-5 滑块和连杆DF之间的旋转副标,参数选择2 Bod-2 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择滑块(PART_6),然后选择连杆DF(PART_5),接着先后选择滑块(PART_6)的PART_6.cm和连杆DF上的PART_5.MARKER_8,如图7-5所示。图中显亮的部分就是所创建
14、的旋转副(JOINT_5),该旋转副连接滑块和连杆DF,使滑块和连杆DF之间作相对旋转运动。图7-6 白色箭头创建移动副 8.1选择ADAMS/View约束库中的移动副(Joint: Translational)图标,参数选择2 Bod-2 Loc和Pick Feature。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择连接部分C(PART_4),然后选择副曲柄(PART_3),接着先后选择连接部分C上的PART_4.cm和副曲柄上的PART_3.cm,这时出现白色箭头,移动鼠标,使白色图7-7 连接部分C和副曲柄之间 的移动副箭头的方向与副曲柄平行,如图7-6所示。然后连续点击鼠标左键两次
15、,这样定义了连接部分C在副曲柄上做移动运动。如图7-7所示,图中显亮的部分就是所创建的移动副(JOINT_6),该移动副联结连接部分C和副曲柄,使连接部分C和副曲柄之间作相对移动运动。图 7-8 白色箭头 8.2选择ADAMS/View约束库中的移动副(Joint: Translational)图标,参数选择2 Bod-2 Loc和Pick Feature。在ADAMS图7-9 滑块和机架之间 的移动副/View工作窗口中先用鼠标左键选择滑块(PART_6),然后选择机架(ground),接着先后选择滑块上的PART_6.MARKER_11,和机架上的ground.MARKER_12,这时出现
16、白色箭头,移动鼠标,使白色箭头的方向与机架平行(垂直向上),如图7-8所示。然后连续点击鼠标左键两次,这样定义了滑块在机架上做移动运动。如图7-9所示图中显亮的部分就是所创建的移动副(JOINT_7),该移动副联结滑块和机架,使滑块能在机架上移动运动。创建驱动在ADAMS/View驱动库中选择旋转驱动(Rotational Joint Motion)按钮,在Speed一栏中输入-360,-360表示旋转驱动每秒钟顺时钟旋转360度。在ADAMS/View工作窗口中,用鼠标左键点击主曲柄上旋转副(JOINT_1),一个旋转驱动创建出来,如图9-1所示,图中显亮的部分为旋转驱动。 保存模型10.1
17、在ADAMS/View中,选择“File”菜单中的“Save Database As”命令,如图10-1所示。系统弹出保存模型对话框,输入保存的路径和模型名称,按OK,保存急回机构模型jihuijigou.bin。如图10-2所示。 10.2 点击主工具箱的仿真按钮, 设置仿真终止时间仿真终止时间(End Time)为3,仿真工作步长(Step Size)0.01,然后点击开始仿真按钮,系统进行仿真,观察模型的运动情况。图10-3和图10-4分别表示未组装的急回机构和组装的急回机构。 仿真验证下面仅对原动件BC、连杆DF、滑块F进行运动分析和力分析,其他构件的分析可以此为参考进行。 11.1
18、对原动件BC的旋转副JOINT_1进行运动分析和力分析。在ADAMS/View工作窗口中用鼠标右键点击原动件BC的旋转副JOINT_1,选择Modify命令,如图11-1所示,在弹出的修改对话框中选择测量(Measures)图标,如图图11-2修改对话框11-2所示。在弹出的测量对话框中,将Component栏设置为mag,将From/At栏设置为PART_2.MARKER_13(或者ground.MARKER_14)(选择前者,表示测量的是原动件BC对机架的压力,选择后者,表示测量的是机架对原动件BC的支持力,两力是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反)其他的设置如图11-3所示。然后点
19、击对话框下面的“OK”确认。生成的力-位移曲线如图11-4所示。 11.2 对原动件BC的旋转副JOINT_1进行如何角位移测量的运动分析,旋转副JOINT_1的角位移测量和其力测量过程几乎一样,在图11-3所示的对话框中,将Characteristic栏选为Ax/Ay/Az Projected Rotation,Component栏选为Z,将From/At栏设置为ground.MARKER_14(或者PART_5.MARKER_13),其他的设置如图11-5所示。然后点击对话框下面的“OK”确认。生成的力-位移曲线如图11-6所示。当From/At栏设置为PART_5.MARKER_13时,
20、生成的角位移和时间的曲线图如图11-7所示。图11-7和图11-6的区别在于符号的相反,绝对值大小相同。这就是设置From/At栏不同的参考点从而导致曲线的不同。 11.3 对连杆DF进行运动学分析。在此,运动分析以连杆DF的中点为参考点,确定其运动和构件DF绕其转动,也可以以连杆上的其他点为参考点。在ADAMS/View菜单栏中,选择BuildMeasurePoint-to-PointNew,如图11-8所示,进行点与点之间的位移测量。系统弹出点与点之间测量的对话框,将光标放在被测量的点(To Point)栏中,按鼠标右键,选择MarkerBrowse,如图11-9所示。11.4 在弹出的D
21、atabase Navigator的对话框中,选择PART_5下面的PART_5.cm(该MARKER点为连杆DF上的重心点)。然后点击该对话框下面的“OK”按钮。如图11-10所示。同样在图11-9中的参考点(From Point)栏中,按鼠标右键,选择MarkerBrowse,在弹出的Database Navigator的对话框中,选择ground下面的MARKER_16(该点是坐标原点),然后点击该对话框下面的“OK”按钮。如图11-11所示。11.5 在图11-9中的Characteristic栏中选择Translational displacement,在Component栏中选择m
22、ag。如图11-12所示。然后点击对话框下面的“OK”确认。生成的时间-位移曲线如图11-13所示。11.6 速度和加速度的测量的过程和位移的过程几乎一样,只是在点与点之间测量对话框(Point to Point Measure)中的Characteristic项,分别选为Translational velocity,如图11-14所示,或者Translational acceleration,如图11-15所示。图11-16、图11-17分别是时间速度曲线、时间加速度曲线。 11.7在ADAMS/View菜单栏中,选择BuildMeasureAngleNew,如图11-18所示,进行连杆DF
23、旋转运动的测量。系统弹出点与点之间测量的对话框,将光标放在第一个点(First Marker)栏中,按鼠标右键,选择MarkerBrowse,如图11-19所示。在First Marker栏输入MARKER_22(该点为连杆DF与滑块F的连接点),Middle Marker栏输入PART_5.cm(该点为连杆DF的重心点),Last Marker栏输入MARKER_16(该点为原点处机架的点),如图11-20所示。然后点击OK按钮确定。图11-21为连杆DF的重心点的旋转角位置曲线图。 11.8在ADAMS/View菜单栏中,选择BuildMeasurePoint-to-PointNew,如图
24、11-22所示,进行点与点之间的位移测量。系统弹出点与点之间测量的对话框,将光标放在被测量的点(To Point)栏中,按鼠标右键,选择MarkerBrowse,如图11-23所示。在弹出的Database Navigator的对话框中,选择PART_5下面的PART_5.cm。然后点击该对话框下面的“OK”按钮。如图11-24所示。同样在图11-23中的参考点(From Point)栏中,按鼠标右键,选择MarkerBrowse,在弹出的Database Navigator的对话框中,选择ground下面的MARKER_16(该点是坐标原点),然后点击该对话框下面的“OK”按钮。如图11-2
25、5所示。在图11-23中的Characteristic栏中选择Translational displacement,在Component栏中选择mag。如图11-26所示。然后点击对话框下面的“OK”确认。生成的时间-位移曲线如图11-27所示。 11.9速度和加速度的测量的过程和位移的过程几乎一样,只是在点与点之间测量对话框(Point to Point Measure)中的Characteristic项,分别选为Translational velocity,如图11-28所示,或者Translational acceleration,如图11-29所示。图11-30、图11-31分别是时间
26、速度曲线、时间加速度曲线。 11.10 滑块F和机架之间的受力分析。在ADAMS/View工作窗口中用鼠标右键点击滑块F的移动副JOINT_7,选择Modify命令,如图11-32所示,在弹出的修改对话框中选择测量(Measures)图标,如图11-33所示。在弹出的测量对话框中,将Component栏设置为X(因为在不考虑摩擦的条件下滑块和机架之间的受力方向为X轴方向),将From/At栏设置为PART_6.MARKER_25(或者ground.MARKER_26)(选择前者,表示测量的是滑块对机架的压力,选择后者,表示测量是机架对滑块的支持力,两力是一对作用力和反作用力,大小相等,方向相反)其他的设置如图11-34所示。然后点击对话框下面的“OK”确认。生成的力-位移曲线如图11-35所示。图11-34测量力对话框的设置时间:2021.02.04创作:欧阳育
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