adams曲柄滑块机构实例仿真

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：jihuijigou ；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（-200,160,0）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3-2 创建的主曲柄BC图标，参数选择如图3-3所示。在工作窗口图3-1设置杆选项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。图3-3 创建的副曲柄AC3.3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）图标图3-4设置杆选项，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。图3-5 创建的连接部分C图3-6设置杆选项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，图3-7 创建的连杆DF如图3-7所示。图3-8设置长方体参数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，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）图3-9创建的滑块F如图3-9所示。图4-1 设置Marker点的参数创建铰接点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。图4-3 创建的副曲柄上的Marker点图4-2 选择副曲柄上的Marker点图4-4 选择属性修改命令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_10Modify,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。图4-5 Marker_10属性对话框图4-6 修改后的MARKER_104.4 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。图5-1 设置Marker点的参数在滑块上创建一个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。图5-2 选择滑块上的Marker点图5-3 创建的滑块上的Marker点图5-4 选择属性修改命令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MARKER_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。图5-5 Marker_11点的属性对话框图5-6 修改后的MARKER_11创建机架图6-1设置长方体参数用工具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。图6-2创建的机架在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6-2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 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_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（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，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。图10-1 保存模型命令图 9-1 主曲柄上的驱动 保存模型10.1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。图 10-2 保存模型对话框 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。图10-4 组装的急回机构图10-3 未组装的急回机构 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。图11-1旋转副属性修改命令 11.1 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。然后点击对话框下面的“OK”确认。生成的力-位移曲线如图11-4所示。图11-3测量力对话框的设置图 11-4 力和时间的曲线图 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。图 11-6 角位移和时间的曲线图图 11-5测量角位移对话框的设置图11-7 角位移和时间的曲线图当From/At栏设置为PART_5.MARKER_13时，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。图 11-9 点与点之间测量的对话框图 11-8 进行点与点之间测量的命令11.4 在弹出的Database 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。图 11-11 选择参考点图 11-10 选择被测量的点11.5 在图11-9中的Characteristic栏中选择Translational displacement，在Component栏中选择mag。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。图 11-12 点与点之间测量位移对话框图 11-13 时间位移曲线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。图 11-15点与点之间测量加速度对话框图 11-14点与点之间测量速度对话框图 11-17 时间加速度曲线图 11-16 时间速度曲线 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。图11-18进行角位置测量的命令图11-19 角位置测量的对话框图11-20 角位置测量的设置图11-21 时间角位置曲线图在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。图 11-22 点与点之间测量的命令图 11-23 点与点之间测量的对话框 11.8在ADAMS/View菜单栏中，选择BuildMeasurePoint-to-PointNew，如图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11-25所示。图 11-24 选择参考点图 11-23 选择被测量的点在图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。图 11-26 点与点之间测量位移对话框图 11-27 时间位移曲线 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分别是时间速度曲线、时间加速度曲线。图 11-29点与点之间测量加速度对话框图 11-28点与点之间测量速度对话框图11-31 时间加速度曲线图11-30 时间速度曲线图11-32旋转副属性修改命令 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图11-33修改对话框（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图 11-35 力和时间的曲线图16