槽轮机构ADAMS机构分析报告
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六、课程学习体会
Adams 是应用非常广泛也非常实用的机械系统仿真软件，是机械行业生 产研究方面不可或缺的专业软件，越是对其了解的加深，我越来越能体会 到这门知识的重要性。作为机械专业学生中的一员，Adams 对我们的重要 性不言而喻，而我也非常希望能学好这门对于 Adams 软件的使用技能。通 过两个月的课堂学习和二次上机实验，我终于能够基本运用 Adams 软件处 理一些简单的仿真，对这么技能的初步使用让我异常兴奋，当然，现在我所学 的知识还是太少，对于 Adams 的学习现在也才刚刚开始。这次的作业我选题 是槽轮机构的仿真，我先创建较小的机构或者子系统进行仿真分析后再创 建完整的虚拟样机，进行简单的仿真分析，确认连接正确后再继续进行样 机建模，一步步稳步前进，最后终于完成曾一度让自己艳羡不已的简单仿
若以图 2 所示位置为初始位置，输入盘的转动方向为顺时针，当输入盘转动 时带动曲柄轮转动，同时传动滚与槽轮接触并带动槽轮转动，当输入盘转过一定 角度时，传动滚与槽轮分离，锁止盘与槽轮接合将槽轮锁止，槽轮不转动，当输 入盘再次转过一定角度后，锁止盘与槽轮分离，传动滚再次与槽轮接合带动槽轮 转动，槽轮就是如此间歇运行下去。
三、模型建立
1、UG 零件建模 （1）槽轮
图4
4
（2）传动滚
Adams 课程报告
图5
（3）机架
图6
5
（4）盘轮
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图7
（5）齿轮
图8
6
（6）装配图
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图9
2、ADAMS 运动学分析建模 （1）ADAMS 运动学分析模型是通过将事先建好的 UG 模型，通过导出.x_t 文件， 然后在打开 ADAMS 的时候选择导入文件来实现的；然后再在 ADAMS 中对模 型进行一系列的 rename，appearance，去掉重复及不必要的部件，最终获得如图 9 所示的模型。
Adams 课程报告
槽轮机构 ADAMS 机构分析报告
一、 题目分析
1、题目
题 20
图1
如上图所示，这个设计将一个行星轮并入到传动机构中来。输出轴的运动周 期减少，最大角速度比具有相同沟槽数的未改进的槽轮机构的大。曲柄轮的一个 驱动单元由行星轮 b 和传动滚 c 组成。传动滚轴与行星节圆上的一点同线。因为 行星轮沿固定的太阳轮 d 转动，传动滚 c 轴的轨迹是一个心形的曲线 e。为防止 圆滚妨碍锁紧盘 f，弧度 g 应该比未改进时槽轮所要求的大。
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补偿系数（Restitution）。惩罚系数确定两个构件之间的重合体积的刚度，也就是 说由于接触，一个构件的一部分体积要进入到另一个构件内，惩罚系数越大，一 个构件进入另一个构件的体积就越小，接触刚度就越大。补偿系数决定两个构件 在接触时能量的损失。接触力由两个部分组成：一个是由于两个构件之间的相互 切入而产生的弹性力；另一个是由相对速度产生的阻尼力。冲击函数法（Impact）， 要输入刚度系数(Stiffness)，力的非线性指数(Force Exponent)、最大粘滞阻尼系 数(Damping)、最大阻尼时构件的变形深度（Penetration）。
12
图 11
图 12
9
Adams 课程报告
图 13
图 14
四、实际输出结果
仿真时设置时间为 10 秒，步数为 1000 次，然后对输入盘轮和槽轮的 joint 分别测量相 对角速度如下图所示。
（1）测量输入盘轮的角速度
图 15 输入盘轮的角速度曲线
10
（1）测量槽轮的输出角速度
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图 16 槽轮的输出角速度曲线
在此槽轮机构中，主动件只有一个，即输入圆盘，其他构件的运动都因输入 盘的运动引起，所以只需添加一个驱动到输入盘即可。
添加驱动：使用 Rotational Joint Motion 在输入盘上添加驱动，其表达式为 D(t)= 360d*time
为了尽可能使传动滚与槽轮以及锁止盘与槽轮间接合时能保持接触，使仿真 更加真实，所以在实际操作中，还在槽轮与机架、输入盘与曲柄轮之间的约束上， 添加了摩擦力，如图 11、图 12；锁止盘与槽轮、传动滚与槽轮之间，添加了接 触力，设置如图 13、图 14。
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真。不过说实话，这个机构对于我来说挺难的，很大方面受自己所学的限 制。一方面作为一个相对复杂的机构，我以前学习机械原理时候对于行星 轮机构的学习还不够深入，理解欠缺深刻，所以在选题后我又花了不少时 间重新补习相关机械知识；另一方面对于 Adams 使用的技巧也不甚熟练， 还有很多需要学习的地方，在期间我通过很多途径查找了相关资料学习使 用 Adams。得益于这段时间的认真学习，我基本完成了仿真，最后又向严 老师请教一些疑问，终于较为完满的完成了这次作业。当然，这学习这么 课的意义远远不是完成这么一项作业能体现的，但是在这次作业过程中， 我学到了很多，包括温习了以前相关的机械知识，查找相关文献，并提高 了自己查找有效信息的能力，相比于具体的知识，查找知识显得更为重要， 在这次作业中，我在网上、在图书馆、向别人请教，渐渐在加深 Adams 虚 拟样机仿真知识的同时，也大大提高了自己获取这份知识的技能。自然， 最为重要的收获就是加深了自己对 Adams 的了解，学会使用一些基本技能， 这对于我以后涉足机械行业的工作奠定了更好的基础。非常荣幸，我能选 择 Adams 虚拟样机仿真这门课，也是在学习了这门课后我才开始意识到这 么专业课对于我们的重要意义，这将是我们以后走上岗位不可或缺的专业 技能。两次半天的上机实习，这次作业花费大精力的操作，让我对 Adams 软件的使用有了一定的心得体会，现在已经能初步进行对简单机构系统的 仿真。虽然目前我还无法使用 Adams 软件进行较为复杂的机械系统虚拟样 机仿真分析，但正如我所说的，我对 Adams 虚拟样机仿真的学习这才刚刚 开始。这门知识的学习、技能的初步运用，为我开启了新的殿堂。在今后 的日子里，即便课堂上的学习已经结束，我仍然会努力学习这门对于机械 行业不可或缺的专业技能，争取有一天能够登堂入室。
图3
2、力的要求： 在实际机构中，总是存在着各种各样的摩擦，因此在槽轮与输入盘的转动副
上需要添加摩擦力；在传动滚与槽轮以及锁止盘与槽轮接合时应该添加接触力， 接触时会有能量的损失，所以在接触力的设置时应有摩擦的设置。在 ADAMS/View 中有两种计算接触力的方法，一种是补偿法（Restitution）；另一 种是冲击函数法（Impact）。补偿法需要确定两个参数：惩罚系数（Penalty）和
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2、机构运动简图
传动滚 行星轮
太阳轮
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槽轮 锁紧盘
机架
图2
3、尺寸预确定 （1）太阳轮：模数 5，齿数 40，厚 50mm （2）行星轮：模数 5，齿数 40，厚 50mm，孔径 d=40 （3）锁紧盘：直径 500mm，圆弧直径 320mm，厚 40mm （4）槽轮：直径 500mm，槽宽 30mm，长宽为：480mm,厚度 40mm （5）传动滚：长 100mm，宽 80mm，厚 20mm，滚直径 30mm （6）输入圆盘：直径 450mm，孔径 40mm，厚 50mm
二、 分析目的
根据题意，要求输入盘，每转动一圈，槽轮就转过 90°，并且不断循环下 去。从动力传递的顺序来分析，动力是由输入盘传递给传动滚与行星轮组成的曲 柄轮，然后由传动滚传递给槽轮，再由槽轮轮传递给输出轴，因为行星轮与太阳
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轮之间的齿轮副的传动是平稳的，所以输出轴的一些运动信息可以通过对槽轮的 测量来获取。下面将对槽轮转动的情况做简要的分析： 1、运动要求：
从图 15、16 中可以看出，输入盘轮的角速度是一个恒定的值，而输出槽轮 的角速度值是间歇性的且周期很小， 除了几处特殊的地方外，输出角速度的波 峰值基本上相等。
五、结论
机构在总体上基本上满足了其功能要求，即输入盘每转一圈后输出槽轮能实 现间歇性运动，从槽轮的输出角速度曲线图可看出输出周期非常短，这符合题目 的要求，且输出角速度的波峰值基本上相等。但此槽轮机构的传递效率非常的低 从输入角速度图与输出角速度图可看出输出图的波峰值比输入值低太多，这说明 很大一部分能量损失在摩擦力与接触应力上了。
7Leabharlann Adams 课程报告图 10
（2）添加约束 双连杆换向机构中用到的约束有三种，即
固定副约束
回转副约束
齿轮副约束
约束 1：在机架与地面之间，采用了固定副约束。
约束 2：在输入盘与机架之间，采用了回转副约束。
约束 3：在输入盘与曲柄轮之间，采用了回转副约束。
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约束 4：在行星轮与太阳轮之间，采用了齿轮副约束。 约束 5：在槽轮与机架之间，采用了回转副约束。 （3）力的施加：
Adams 是应用非常广泛也非常实用的机械系统仿真软件，是机械行业生 产研究方面不可或缺的专业软件，越是对其了解的加深，我越来越能体会 到这门知识的重要性。作为机械专业学生中的一员，Adams 对我们的重要 性不言而喻，而我也非常希望能学好这门对于 Adams 软件的使用技能。通 过两个月的课堂学习和二次上机实验，我终于能够基本运用 Adams 软件处 理一些简单的仿真，对这么技能的初步使用让我异常兴奋，当然，现在我所学 的知识还是太少，对于 Adams 的学习现在也才刚刚开始。这次的作业我选题 是槽轮机构的仿真，我先创建较小的机构或者子系统进行仿真分析后再创 建完整的虚拟样机，进行简单的仿真分析，确认连接正确后再继续进行样 机建模，一步步稳步前进，最后终于完成曾一度让自己艳羡不已的简单仿
若以图 2 所示位置为初始位置，输入盘的转动方向为顺时针，当输入盘转动 时带动曲柄轮转动，同时传动滚与槽轮接触并带动槽轮转动，当输入盘转过一定 角度时，传动滚与槽轮分离，锁止盘与槽轮接合将槽轮锁止，槽轮不转动，当输 入盘再次转过一定角度后，锁止盘与槽轮分离，传动滚再次与槽轮接合带动槽轮 转动，槽轮就是如此间歇运行下去。
三、模型建立
1、UG 零件建模 （1）槽轮
图4
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（2）传动滚
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图5
（3）机架
图6
5
（4）盘轮
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图7
（5）齿轮
图8
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（6）装配图
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图9
2、ADAMS 运动学分析建模 （1）ADAMS 运动学分析模型是通过将事先建好的 UG 模型，通过导出.x_t 文件， 然后在打开 ADAMS 的时候选择导入文件来实现的；然后再在 ADAMS 中对模 型进行一系列的 rename，appearance，去掉重复及不必要的部件，最终获得如图 9 所示的模型。
Adams 课程报告
槽轮机构 ADAMS 机构分析报告
一、 题目分析
1、题目
题 20
图1
如上图所示，这个设计将一个行星轮并入到传动机构中来。输出轴的运动周 期减少，最大角速度比具有相同沟槽数的未改进的槽轮机构的大。曲柄轮的一个 驱动单元由行星轮 b 和传动滚 c 组成。传动滚轴与行星节圆上的一点同线。因为 行星轮沿固定的太阳轮 d 转动，传动滚 c 轴的轨迹是一个心形的曲线 e。为防止 圆滚妨碍锁紧盘 f，弧度 g 应该比未改进时槽轮所要求的大。
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补偿系数（Restitution）。惩罚系数确定两个构件之间的重合体积的刚度，也就是 说由于接触，一个构件的一部分体积要进入到另一个构件内，惩罚系数越大，一 个构件进入另一个构件的体积就越小，接触刚度就越大。补偿系数决定两个构件 在接触时能量的损失。接触力由两个部分组成：一个是由于两个构件之间的相互 切入而产生的弹性力；另一个是由相对速度产生的阻尼力。冲击函数法（Impact）， 要输入刚度系数(Stiffness)，力的非线性指数(Force Exponent)、最大粘滞阻尼系 数(Damping)、最大阻尼时构件的变形深度（Penetration）。
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图 11
图 12
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四、实际输出结果
仿真时设置时间为 10 秒，步数为 1000 次，然后对输入盘轮和槽轮的 joint 分别测量相 对角速度如下图所示。
（1）测量输入盘轮的角速度
图 15 输入盘轮的角速度曲线
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（1）测量槽轮的输出角速度
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图 16 槽轮的输出角速度曲线
在此槽轮机构中，主动件只有一个，即输入圆盘，其他构件的运动都因输入 盘的运动引起，所以只需添加一个驱动到输入盘即可。
添加驱动：使用 Rotational Joint Motion 在输入盘上添加驱动，其表达式为 D(t)= 360d*time
为了尽可能使传动滚与槽轮以及锁止盘与槽轮间接合时能保持接触，使仿真 更加真实，所以在实际操作中，还在槽轮与机架、输入盘与曲柄轮之间的约束上， 添加了摩擦力，如图 11、图 12；锁止盘与槽轮、传动滚与槽轮之间，添加了接 触力，设置如图 13、图 14。
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真。不过说实话，这个机构对于我来说挺难的，很大方面受自己所学的限 制。一方面作为一个相对复杂的机构，我以前学习机械原理时候对于行星 轮机构的学习还不够深入，理解欠缺深刻，所以在选题后我又花了不少时 间重新补习相关机械知识；另一方面对于 Adams 使用的技巧也不甚熟练， 还有很多需要学习的地方，在期间我通过很多途径查找了相关资料学习使 用 Adams。得益于这段时间的认真学习，我基本完成了仿真，最后又向严 老师请教一些疑问，终于较为完满的完成了这次作业。当然，这学习这么 课的意义远远不是完成这么一项作业能体现的，但是在这次作业过程中， 我学到了很多，包括温习了以前相关的机械知识，查找相关文献，并提高 了自己查找有效信息的能力，相比于具体的知识，查找知识显得更为重要， 在这次作业中，我在网上、在图书馆、向别人请教，渐渐在加深 Adams 虚 拟样机仿真知识的同时，也大大提高了自己获取这份知识的技能。自然， 最为重要的收获就是加深了自己对 Adams 的了解，学会使用一些基本技能， 这对于我以后涉足机械行业的工作奠定了更好的基础。非常荣幸，我能选 择 Adams 虚拟样机仿真这门课，也是在学习了这门课后我才开始意识到这 么专业课对于我们的重要意义，这将是我们以后走上岗位不可或缺的专业 技能。两次半天的上机实习，这次作业花费大精力的操作，让我对 Adams 软件的使用有了一定的心得体会，现在已经能初步进行对简单机构系统的 仿真。虽然目前我还无法使用 Adams 软件进行较为复杂的机械系统虚拟样 机仿真分析，但正如我所说的，我对 Adams 虚拟样机仿真的学习这才刚刚 开始。这门知识的学习、技能的初步运用，为我开启了新的殿堂。在今后 的日子里，即便课堂上的学习已经结束，我仍然会努力学习这门对于机械 行业不可或缺的专业技能，争取有一天能够登堂入室。
图3
2、力的要求： 在实际机构中，总是存在着各种各样的摩擦，因此在槽轮与输入盘的转动副
上需要添加摩擦力；在传动滚与槽轮以及锁止盘与槽轮接合时应该添加接触力， 接触时会有能量的损失，所以在接触力的设置时应有摩擦的设置。在 ADAMS/View 中有两种计算接触力的方法，一种是补偿法（Restitution）；另一 种是冲击函数法（Impact）。补偿法需要确定两个参数：惩罚系数（Penalty）和
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2、机构运动简图
传动滚 行星轮
太阳轮
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槽轮 锁紧盘
机架
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3、尺寸预确定 （1）太阳轮：模数 5，齿数 40，厚 50mm （2）行星轮：模数 5，齿数 40，厚 50mm，孔径 d=40 （3）锁紧盘：直径 500mm，圆弧直径 320mm，厚 40mm （4）槽轮：直径 500mm，槽宽 30mm，长宽为：480mm,厚度 40mm （5）传动滚：长 100mm，宽 80mm，厚 20mm，滚直径 30mm （6）输入圆盘：直径 450mm，孔径 40mm，厚 50mm
二、 分析目的
根据题意，要求输入盘，每转动一圈，槽轮就转过 90°，并且不断循环下 去。从动力传递的顺序来分析，动力是由输入盘传递给传动滚与行星轮组成的曲 柄轮，然后由传动滚传递给槽轮，再由槽轮轮传递给输出轴，因为行星轮与太阳
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Adams 课程报告
轮之间的齿轮副的传动是平稳的，所以输出轴的一些运动信息可以通过对槽轮的 测量来获取。下面将对槽轮转动的情况做简要的分析： 1、运动要求：
从图 15、16 中可以看出，输入盘轮的角速度是一个恒定的值，而输出槽轮 的角速度值是间歇性的且周期很小， 除了几处特殊的地方外，输出角速度的波 峰值基本上相等。
五、结论
机构在总体上基本上满足了其功能要求，即输入盘每转一圈后输出槽轮能实 现间歇性运动，从槽轮的输出角速度曲线图可看出输出周期非常短，这符合题目 的要求，且输出角速度的波峰值基本上相等。但此槽轮机构的传递效率非常的低 从输入角速度图与输出角速度图可看出输出图的波峰值比输入值低太多，这说明 很大一部分能量损失在摩擦力与接触应力上了。
7Leabharlann Adams 课程报告图 10
（2）添加约束 双连杆换向机构中用到的约束有三种，即
固定副约束
回转副约束
齿轮副约束
约束 1：在机架与地面之间，采用了固定副约束。
约束 2：在输入盘与机架之间，采用了回转副约束。
约束 3：在输入盘与曲柄轮之间，采用了回转副约束。
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约束 4：在行星轮与太阳轮之间，采用了齿轮副约束。 约束 5：在槽轮与机架之间，采用了回转副约束。 （3）力的施加：