ADAMS仿真作业说明.docx

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ADAMS仿真作业说明

ADAMS仿真大作业说明

1、对象为曲柄滑块机构（如图1所示），每个同学有自己对应的参数（曲柄长度l1，连杆长度l2，偏距e），具体见附件1。

需要完成的内容有：

建模过程（包括构件、约束、驱动），仿真结果（包括随曲柄整周回转过程中滑块的位移、速度、加速度曲线；连杆中点的轨迹曲线）并分析。

图1曲柄滑块机构

2、提交作业的截止时间为第十一周第一次上课之前，由班长统一收齐电子版和纸质版。

请各位同学合理安排时间，按时完成作业并提交。

3、作业提交方式：

每人各提交1份纸质版和电子版作业。

其中，纸质版只交报告（格式见附件2）；电子版中含报告一份，ADAMS仿真源文件（*.bin），仿真动画（*.avi）。

所有文件放到一个文件夹下，文件夹名字为“学号_姓名”，比如“1505040903_张三”。

4、文档撰写过程中，机构简图需采用微软自带的Visio软件画图，公式要采用专用的公式编辑器（如Mathtype等）。

机械原理课程组

2017年3月10日

附件1：

参数分配表

序号

学号

姓名

l1（mm）

l2（mm）

e（mm）

1

50

134

14

2

62

114

18

3

52

108

23

4

63

120

15

5

51

122

19

6

20

127

30

7

19

149

27

8

97

152

15

9

95

139

18

10

48

189

19

11

45

131

16

12

24

155

21

13

12

56

18

14

89

176

18

15

134

175

21

16

76

124

25

17

19

63

24

18

128

189

22

19

93

130

14

20

17

72

23

21

13

48

9

22

68

127

13

23

61

184

25

24

30

179

29

25

58

111

23

26

66

151

20

27

22

82

14

28

24

151

24

29

37

117

27

30

93

197

22

31

23

127

13

32

45

195

25

1

19

64

17

2

78

129

20

3

52

193

24

4

116

167

24

5

45

159

15

6

75

195

18

7

17

114

30

8

137

184

20

9

30

171

28

10

45

131

30

11

26

148

21

12

14

51

11

13

123

163

20

14

17

116

25

15

107

179

27

16

69

110

12

17

88

143

27

18

20

82

30

19

29

95

12

20

99

138

16

21

45

129

22

22

18

89

17

23

104

163

28

24

20

146

15

25

62

158

29

26

98

173

16

27

23

184

23

28

13

93

19

29

68

194

29

30

67

180

22

31

57

178

23

32

65

135

30

33

27

73

10

附件2：

报告模板

机械原理课程大作业

——基于ADAMS的曲柄滑块机构动力学分析及仿真

学号：

班级：

姓名：

任课教师：

日期：

2017年3月10日

一、题目要求

采用ADAMS软件环境，建立简单机械系统的动力学模型，借助软件进行求解计算和结果分析。

以单自由度六杆复合式组合机构为对象建立其动力学模型，由静止启动，选择一固定驱动力矩，绘制原动件在一周内的运动关系线图，具体机构及参数如下。

在图1所示的六杆复合式组合机构，已知lAB=150mm，lBC=500mm，lDC=260mm，lBE=250mm，lAF=600mm，lAD=410mm，杆2和杆2’固结，BE垂直于BC，AF垂直于AD；曲柄1的驱动力矩为2000N·m，方向为逆时针，作用在A点；构件质量m1=20kg，m2=40kg，m2’=20kg，m3=30kg，m4=70kg，滑块5质量忽略不计，构件6为机架；质心位置lCS1=75mm，lCS3=130mm，质心S5在点E，构件1、3绕质心的转动惯量JS1=0.0375kg·m2，JS3=0.176kg·m2；该机构在工作行程时滑块受到摩擦力的作用，静摩擦系数0.5，动摩擦系数0.3，试分析曲柄回转一周过程中：

（1）曲柄1与X轴正方向夹角Φ1随时间变化的关系，曲柄1转动的角速度ω1以及角加速度a1随时间变化的关系；

（2）杆3与Y轴反方向夹角Φ2随时间变化的关系，杆3转动的角速度ω3以及角加速度a3随时间变化的关系；

（3）滑块5与杆4的相对速度v5与加速度a5随时间变化的关系。

图1六杆复合式组合机构运动简图

二、建立模型

运用Link命令

创建杆1、2、2’、3、4构件。

运用Box命令

创建滑块5构建和机架6。

根据各杆长度，运用辅助Marker点

、Move

、Rotate

等命令调整各构件的相对位置，并在各构件上单击右键，在修改命令中添加构建的质量信息，以及杆1、3绕质心的转动惯量，其中滑块5的质量位0，创建完成后的机构模型如图2所示。

图2机构模型图

三、添加约束与驱动

运用Joint中的Revolute命令

在A、B、C、D、E、F点处添加铰接约束，其中杆1、杆3和滑块5均和机架6铰接，杆2和杆2’用Joint中的Fixed命令

固结在一起，形成“L”型杆。

图3添加约束与驱动图

运用Joint中的Translational命令

在滑块5添加移动约束，使杆4在滑块5上来回滑动，并右击移动副，运用JointFriction命令

添加移动副的摩擦力：

静摩擦系数0.5，动摩擦系数0.3。

运用Creatforces命令中的Torque命令

为曲柄1添加驱动力矩，大小为2000N·m，方向为逆时针，作用在A点上。

添加约束与驱动后的模型如图3所示。

四、进行仿真

在InteractiveSimulationControls命令

中输入EndTime=2s，Step=500，检测有无错误，完成仿真，观察机构运动情况。

五、测量构建运动参数

运用Build-Measure-Angle命令策略曲柄1与X轴正方向的夹角Φ1随时间变化的关系，以及杆3与Y轴反方向夹角Φ2随时间变化的关系。

运用Build-Measure-SelectedObject命令测量曲柄1转动的角速度ω1和角加速度a1随时间变化的关系；杆3转动的角速度ω3和角加速度a3随时间变化的关系。

运用Build-Measure-PointtoPoint命令测量滑块5与杆4的相对速度v5与加速度a5随时间变化的关系。

六、查看运动曲线

运用后处理命令

查看第五步中所测量的各物理量随时间变化的规律。

1.曲柄1与X轴正方向的夹角Φ1随时间变化的关系

图4Φ1随时间变化图

分析：

图4所示是曲柄从初始位置开始的Φ1随时间变化的曲线图，从图中可以看出转角随时间越来越大，从0~0.4s曲线增长很慢且不稳定，这说明曲柄的角速度一直在变化，0.4s后曲线近似于直线，说明曲柄角速度趋于恒定。

2.曲柄1转动的角速度ω1以及角加速度a1随时间变化的关系

图5曲柄1角速度和角加速度图

分析：

图5中红色曲线位角速度，蓝色为角加速度，角速度从0开始，0.4s后趋于稳定，这与图4结论吻合。

由图可知，在每个循环中，角速度最大时角加速度最小，用ADAMS仿真分析可知，当曲柄1转动到与杆2近似位一条直线时，角加速度最大，如图6；角速度最大位置如图7。

图6角加速度最大位置图

图7角速度最大位置图

3.杆3与Y轴反方向夹角Φ2随时间变化的关系

图8杆3与Φ2关系图

分析：

由图8可知，杆3为从动杆，其无法整周转动，只能随曲柄1的转动作往复摆动，由软件分析可知，Φ2=81.58︒，其摆角范围58.15︒~158.3︒。

4.杆3转动的角速度ω3以及角加速度a3随时间变化的关系

图9杆3角速度和角加速度图

分析：

图9中，红色为曲线位角速度，蓝色曲线为角加速度。

用ADAMS仿真分析可知，当曲柄1转动到与杆2近似为一条直线时，角加速度最大，这与曲柄角加速度分析结果一致。

5.滑块5与杆4的相对速度v5与加速度a5随时间变化的关系

图10滑块5与杆4的相对速度v5与加速度a5关系图

分析：

以初始状态滑块5与杆4的重合点为原点，红色线条表示两点的相对速度v5，蓝色线条表示两点的相对加速度a5，从图中可以看出，当相对速度v5为0时，加速度a5达到最大值。

用软件分析可知，当曲柄1转动到与杆2近似为一条直线时，两点的相对速度v5最大如图11所示。

图11相对速度v5最大位置图

七、总结与感想