北航机械原理实验报告满分Word文档下载推荐.docx
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根据机构工作原理,绘制的抽水机的运动简图如图2所示。
图2手摇抽水机运动简图
经分析可知,此机构为四杆机构,其中活动构件数目n=3,低副数目PL=4,高副数目PH=0,因而机构自由度
F=3n-2PL-PH=3×
3-2×
4-1×
0=1
因为此四杆机构的自由度为1,而机构的主动件数目也为1,所以机构具有确定运动。
2、机构的三维实体建模
假定运动简图2中,LAE=350mm,LAB=100mm,LBC=170mm,LAF=250mm。
下面以这组数据为关键参数进行三维实体建模,使用SolidWorks软件建立的三维实体模型如图3所示。
为便于观察机构的内部机构,在建模时对套筒进行了适当的剖切。
(a)主视图(b)轴测图
图3手摇抽水机三维模型(已剖切)
3、机构的ADAMS仿真分析
3.1模型的导入
将使用SolidWorks软件建立的三维实体模型,以图4所示的初始位形导入到ADAMS软件中,导入后的模型如图5所示。
选择图4所示的初始位形,便于在主动件上添加对称运动。
图4手摇抽水机仿真的初始位形
图5导入到ADAMS中的手摇抽水机
3.2模型的完善
按照机构实际,对导入的手摇抽水机进行运动副和主运动的添加,添加后的结果如图6所示。
其中,添加到机构上的主运动为30d*sin(time),添加在B点的铰链上。
在完善模型后,可对机构进行仿真。
图6完善后的手摇抽水机
3.3机构分析
(1)运动分析
由前文的运动简图可知,该机构为移动导杆机构,能够将构件1的往复摆动,转化为构件3的往复移动,从而实现机构连续抽水的功能。
机构的运动仿真结果可见所附文件《抽水机.avi》
(2)力学特性分析
由于此机构要完成手动抽水的任务,而抽水时构件3往往承受很大的载荷,这就对机构的传力特性提出了很高的要求。
下面对机构的传力特性进行分析。
压力角或传动角是判断连杆机构传力性能优劣的重要的标志。
在该机构中,传动角是指构件1和构件3所加的锐角,即图2中的
或其补角。
在对机构进行虚拟样机仿真时,为便于测量且能够反映机构传动角的大小,可直接测量
。
当
时,
即为机构压力角;
的补角即为机构压力角。
随时间变化的规律如图7所示。
图7
随时间变化的规律
由图7可知,在摇杆主驱运动的作用下,
的变化范围为63.6~126.7º
,因而可知,此时该机构传动角的范围为53.7~90º
,最小传动角的值为53.7º
,机构具有较好的传力性能。
而且该机构利用杠杆原理,可有效减小抽水时对主动力的要求。
由以上分析可知,图2中所示的移动导杆机构可以很好地实现手动连续抽水的功能,机构设计具有很好的合理性。
4、机构拓展(此部分也可省略不写)
4.1其它手动抽水机简介
略
4.2移动导杆机构的其它应用
5、结束语
使用SolidWorks三维建模软件和ADAMS虚拟样机仿真分析软件,不仅可以快速方便的建立机构的三维模型,而且能够对机构进行运动学与动力学仿真。
这对于机构的设计和验证有重要意义。
其中,由于虚拟样机有别于物理样机,只要能够表达机构真实的运动情况即可,并不需要完全再现机构本身的所有细节。
而且虚拟样机具有低成本,易复制,易系列化等特点,这对于节约设计成本和缩短产品开发周期有重要意义。
参考文献
[1]郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2009年2月.
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