ADAMS机械机构基础上的自动化设计及运动特性研究

ADAMS机械机构基础上的自动化设计及运动特性研究

摘要机械机构主要是实现机械运动和里传递变化的主要组成部分，随着社会的技术的不断，机械的结构和功能也在不断变化。本文首先分析了ADAMS 机械机构的自动化设计，同时阐述了ADAMS机械机构的运动特性，最后对全文进行了总结。

关键词ADAMS；机械机构；自动化设计；运动特性

1 ADAMS机械机构的自动化设计

ADAMS软件具有很强的二次开发功能，可依利用其开发功能进行用户设计、用户交流。ADAMS机械机构基础上的自动化设计这一问题，笔者主要从曲柄摇杆机构为例子，进行了分析[1]。

1.1数学模型

要在ADAMS中对机构建立参数化模型，还要确定交接点的位置，如此就能够建立起曲柄摇杆机构的数学模型，根据机构的位置方程，确定出交接点的坐标数值，如下图1所示。从图中可以看出水平方向朝右的坐标系汇总，所有的构件位置角都是以逆时针为准。

1.2 参数模型

参数模型的设计是用户化设计的前提，ADAMS软件和其他的软件在参数方法上均是相同，都是将模型中的各种元素通过设计变量替代、关联在一起，且通过改变设计变量的数值，从而达到改变模型参数的具体数值，以此来实现参数模型的设计，如下。

（1）建立设计变量

为了更好地实现曲柄摇杆机构的参数模型的建立，驱动参数，需要建立4个长度的设计变量，还要建立2个角度的设计变量、1个角度的速度设计变量，确定好设计变量的取值范围、初始数值，建立设计变量如表1所示。

（2）参数模型

参数模型的作用就是将设计变量和模型中的对应元素关联起来，以此实现模型参数的设计，主要是在ADAMS的界面中，z=0xoy的平面上建立4个设计点，包括：Point-A、Point-B、Point-C、Point-D，分别对应的是4个交接点，按照设计顺序建立机构的各个构建。将交接点的坐标值采取设计变量的表达方式，以ADAMS的形式表达出来，编辑在对话框里以代替各个设计点。以此实现参数模型，设计变量自动生成的机构初始模型如下图2所示。

（3）参数驱动

在4个交接点上均设置4个转动副，固定在地面上的机架也要添加一个固定副，设置曲柄摇杆机构均做匀速运动。不同模型的曲柄摇杆机构的转速也会不同为了使得虚拟样机的模型能够将真实的工作情况更好地反映出来，需要将驱动函数用设计变量代替，以此实现参数驱动。

（4）仿真时间

在进行仿真处理和后置处理的时候，原件只会进行一个周期的运转，以此来缩短仿真的时间，同时确保收集到的分析数据的准确性和完整性。

1.3 设计例子

曲柄摇杆机构，设置各个机构的长度为140mm、570mm、510mm、410mm，曲柄的初始角的度数控制在120°，转速为60°/做匀速转动，机架的倾斜角度为15°将设计参数输入到用户对话框内，点击自动设计得到最终的模型。

2 ADAMS机械机构的运动特性

对曲柄摇杆机构的云顶性能展开分析，在ADAMS界面中测量摇杆的与连杆之间的夹角、摇杆与机架之间的夹角、曲柄与机架之间的夹角，在ADAMS 的处理模块中生成仿真时间的曲线变化数据表，运动特性主要分为传动角和急回运动[2]。

2.1 传动角

在实际的设计中，为了使得测量工作简单，通常用传动角来衡量机构的传力性能。机构在运转工程中，传动角的大小是在不断变化，但是传动角的极限值是不会发生改变。为了确保机构的正常工作，最小的传动角不能低于规定的下限值。最小的传动角为41.2755°，最大的传动角为80.1412°，且改机构的最小传动角41.2755°>40°，因此满足机械的性能需要。

2.2 急回运动

从动件摇杆、机架夹角的变化曲线、极限角度数据中可以得知，最小的极限角度为55.7543°，最大的极限角度为99.5104°，两个极限位置的摆动角度为43.7561°。摇杆处于左右两端不同的极限位置的时候，按照运动时间同步的原则，摇杆在做极限位置的时候曲柄和机架的角度为229.8°，在右位置的时候角度为395.4°，根据相应的计算公式能够得知，满足工程的相关要求，因此合格。

3 结束语

综上所述，本文主要分析的是采用ADAMS软件对曲柄摇杆机构进行自动化所设计，以此减少开发需要的时间、降低了开发的成本，還对机构的运动特性进行了分析，使得机构的设计、修改程序变得更加的简单，为其他类型的机构设计提供了有效的方法。

参考文献

[1] 陶希海.基于ADAMS机械机构的自动化设计和运动特性分析[J].，2015，（1）：59-62+66.

[2] 白育全.基于ADAMS的八连杆冲压机构的优化设计与仿真分析[D].吉林：延边大学，2015.