机械原理课程虚拟样机仿真实验

机械原理课程虚拟样机仿真实验课题：急回机构的虚拟样机仿真姓名：贾林江学号：10041152班级：100415指导教师：刘荣2012年5月26日急回机构的虚拟样机仿真摘要ADAMS软件在分析复杂机构的运动学和动力学方面有着强大的功能。

以一急回机构为例，运用ADAMS建立了机构的模型并对其进行了仿真分析，提出了应用仿真技术对平面机构进行运动分析的方法，在理论和实践上具有非常重要的意义。

本次虚拟样机仿真实验，我决定运用本学期学到的知识建立急回机构的虚拟样机模型，并进行仿真分析。

关键词：急回机构、虚拟样机、ADAMS应用、仿真目录1.问题分析 (1)2.急回机构模拟样机建模 (2)2.1.启动ADAMS (2)2.2.设置工作环境 (2)3.创建机构的各个部件 (3)3.1.创建的主曲柄BC和副曲柄AC (3)3.2.创建主、副曲柄之间的连接部分C (3)3.3.创建连杆DF (4)3.4.创建滑块F (4)3.5.创建铰接点D (5)3.6.在滑块上创建一个M ARKER点 (7)3.7.创建机架 (8)3.8.创建旋转副和移动副 (9)3.9.创建驱动 (10)3.10.保存模型 (10)4.急回机构的仿真 (11)5.急回机构仿真测量分析 (11)6.课程总结 (13)7.参考文献 (13)1.问题分析我们在机械原理课上的第二章 平面连杆机构分析与设计中学到了机构的急回特性，当时我就想要是能做一个急回机构的模型就好了。

刚好这次老师让我们用Adams 做一个机构仿真，所以我就借此机会做了一急回机构的模拟样机仿真。

下面是急回机构的设计参数及要求。

图1-1为开槽机上用的急回机构。

原动件BC 匀速转动，已知mm a 80=，mm b 200=，mm l AD 100=，mm l DF 400=。

原动件为构件BC ，为匀速转动，角速度2/rad s ωπ=。

对该机构进行运动分析和动力分析图1-1 急回机构原理图2.急回机构模拟样机建模2.1.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2-1所示。

图2-1 欢迎对话框2.2.设置工作环境在建立虚拟样机之前，一般都需要进行必要的工作环境设置，如选择坐标系、单位、工作栅格、重力方向等。

由于本文只是简略地建立模型进行仿真分析，对工作环境没有特殊要求，因此使用默认设置即可。

3.创建机构的各个部件3.1.创建的主曲柄BC和副曲柄AC图3-1主曲柄BC 图3-2副曲柄AC在ADAMS/View零件库中选择连杆（Link）图标，长度为200mm(mm)，其他参数合理选择。

B点坐标为（-80,0,0）,C点b200坐标为（-200,160,0）。

如图3-1所示。

同BC一样创建出副曲柄AC，如图3-2所示。

3.2.创建主、副曲柄之间的连接部分C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3-3所示。

图3-3创建的连接部分C3.3.创建连杆DF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3-4所示。

图3-4创建连杆DF3.4.创建滑块F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3-5所示。

图3-5创建滑块F3.5.创建铰接点D在ADAMS/View零件库中选择MARKER点图标。

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3-6所示。

一个固结在副曲柄（PART_3）上的Marker点(MARKER_10)创建出来。

如图3-7所示。

图3-6选择副曲柄上的Marker 点 图3-7创建的副曲柄上的Marker 点在所创建的MARKER_10点上右击鼠标，在弹出的对话框中选--Marker: MARKER_10→Modify 。

在弹出的属性对话框中，如图3-8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mm l AD 100 。

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 。

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3-9所示。

图3-8Marker_10属性对话框图3-9修改后的MA RKER_103.6.在滑块上创建一个Marker点在ADAMS/View零件库中选择MARKER点图标，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3-10所示．一个固结在滑块（PART_6）上的Marker点(MARKER_11)创建出来。

如图3-11所示。

图3-10选择滑块上的Marker点图3-11创建滑块上的Marker点在所创建的MARKER_11点上右击鼠标，在弹出的对话框中选--Marker: MARKER_11→Modify在弹出的属性对话框中，如图3-12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3-13所表示。

图3-12Marker_11点的属性对话框图3-13修改后的MARKER_113.7.创建机架在DAMS/View零件库中选择长方体（Box）图标。

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3-14。

图3-14创建的机架3.8.创建旋转副和移动副3-8-1创建旋转副图3-15副曲柄上的旋转副图3-16主曲柄和连接部分C之间的旋转副图3-17副曲柄和连杆图3-18滑块和连杆DF3-8-2创建移动副图3-19连接部分C和副曲柄之间的移动副图3-20滑块和机架之间的移动副3.9.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3-21所示，图中显亮的部分为旋转驱动。

图3-21主曲柄上的驱动3.10.保存模型在ADAMS/View中，选择“File”菜单中的“Save Database As”命令。

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。

4.急回机构的仿真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4-1表示组装的急回机构。

图4-1组装的急回机构5.急回机构仿真测量分析5.1对原动件BC进行力分析和角位移测量的运动分析图5-1 力和时间的曲线图图5-2角位移和时间的曲线图5.2对连杆DF进行运动学分析图5-3时间位移曲线图5-4时间速度曲线图5-5 时间加速度曲线图5-6时间角位置曲线图5.3滑块F和机架之间的受力分析图5-7力和时间的曲线图6.课程总结本文运用ADAMS 对一急回机构进行研究分析，获得了该机构的运动和动力特性。

在ADAMS 工作环境下建立模型并进行仿真分析，可以清楚地看到机构的运动规律和运动特性，得到机构的速度、加速度和受力特性曲线，而且应用ADAMS 软件可以求出任意一点的绝对速度、绝对加速度和受力特性。

ADAMS 软件在分析复杂机构的运动学和动力学特性方面有强大的功能，通过本文对这一简单机构的研究分析方法，可以对其他复杂机械系统的动态仿真分析提供参考。

7.参考文献[1] 郭卫东.机械原理. 北京：科学出版社，2010.[2] 郭卫东. 虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程. 北京：北京航空航天大学出版社，2008.。