基于ADAMS的多杆机构运动仿真分析

基于ADAMS的多杆冲压机构运动仿真分析

摘要：使用Adams软件可以对多杆机构进行建模和运动仿真分析，同时得出从动件的各类运动参数。本文建立了一个简化的齿轮多杆冲压机构的模型，进行了运动仿真，对执行机构的重要参数并进行了测量和分析，判断该机构的运动是否满足加工特性，为以后该类机构的设计工作积累经验。

关键词：运动仿真分析；齿轮多杆机构；Adams

1引言

连杆机构是许多机械上都广泛使用的运动机构。它的构件运动形式多样,如可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动,有着显著的优点如：运动副单位面积所受压力较小,且面接触便于润滑,故磨损减小;制造方便,易获得较高的精度和较大的机械效益等。故一般的锻压加工，冲压加工，插齿加工等都采用了多杆机构的设计。

本文分析的冲压机构在冲制零件时，冲床模具必须先以较大速度冲击样坯，然后以均匀速度进行挤压成型，模具快速将成品推出型腔，最后，模具以较快速度完成返回行程。图1为本文冲压机构简图。

图1 齿轮冲压机构简图

2冲压主运动机构及其工作原理

齿轮多杆机构的如图1所示，构件1、2为齿轮配合，齿轮1由电机驱动，连杆3连接大齿轮和4、5、6组成的曲柄滑块机构，当主动齿轮1转动时，从而实现滑块6（冲床模具）的直线往复运动。

3机构的建模与仿真

3.1 建模参数的确定

在简图1中，设原动件1匀速转动（m=2，z1=20，w=60r/min），齿轮

(2m=2,z2=45)，各杆件长度为l3=80mm，l4=150mm，l5=98mm。

3.2模型的建立

①通过杆长条件，确立了初始位置的8个点的坐标，通过Adams中的Table Editor写入如图3.1

图3.1 初始位置各构件端点坐标

写入后的各端点建模如图3.2

图3.2 端点位置确定

②在POINT_1和POINT_7处分别建立大小齿轮的模型

选择Main Toolbox中的圆柱模块，分别以分度圆直径40mm、90mm，

厚度10mm建立齿轮模型，选择工具，对其翻转，使其在Front面显示为图3.4。选择工具在两圆的啮合点处建立一个Maker,然后用工具在此Maker 处建立齿轮副，在图3.3的对话框中分别选择大小齿轮与Ground的回转副、之前建立的Maker点形成完整的齿轮配合如图3.4。

图3.3 齿轮副参数设置对话框

完成后的齿轮配合在加载动力后便可实现啮合转动。

图3.4 齿轮配合建

③杆件建模

在Main Toolbox中选择工具（如图3.5），Link处选择New Part，宽度和厚度分别为30mm、10mm，依次连接POINT_2和POINT_3、POINT_3和POINT_5、POINT_5和POINT_6，在POINT_6处建立一个滑块（冲压模具），其长宽高分别70.0mm、40.0mm、30.0mm 。在连杆与大齿轮，连杆间，连杆与机架处利用

建立旋转副，选择工具建立滑块与地面之间的移动副。至此，模型的

建立基本完成。

图3.5

图3.6 模型初步建立

3.2定义运动

对小齿轮与地面之间的旋转副施加转动驱动，选择工具，使小齿轮实现逆时针回转,角速度为360d*time（即60r/min，逆时针方向）。

图3.7

3.3 仿真分析

选择Main Toolbox里面的仿真按钮，使用提供的Default模式仿真，End Time选择为3，Steps为600。点击开始仿真按钮，进行仿真，可以观察到机构的运动状况。

4机构运动特性

仿真完成后，可以对滑块的运动参数进行测量，分别得出其位移、速度、加速度曲线如图4.1~4.3.

图4.1 位移曲线

图4.2 速度曲线

图4.3 加速度曲线

5 结论

通过图4.1~4.3的位移、速度、加速度曲线分析可以看出该机构在0到0.6s 时间加速，0.6s左右达到最大速度实现模具冲击，0.6s到1s速度快速下降，匀速冲压成型，然后是推挤成品出型腔，2.2s时快速回程，到2.6s一个周期完成。说明该机构的设计大致符合冲压机构的工作要求，但是冲压时刻到匀速冲压减速过程时间过长，匀速冲压时间过短，该机构的模型还有待后期优化。

6 结语

本文运用ADAMS 对一齿轮多杆机构进行研究分析，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，得到机构的位移、速度和加速度曲线，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。

参考文献

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