基于ADAMS的曲柄滑块压力机构力的仿真分析

-1-北京航空航天大学研究生课程考核记录2013－2014学年第一学期学号ZY1307307姓名杨绍宝成绩课程名称：《产品设计与虚拟样机》论文题目：基于ADAMS的曲柄滑块压力机构力的仿真分析任课教师评语：任课教师签字：考核日期：年月日2013-1-51基于ADAMS的曲柄滑块压力机构力的仿真分析ZY1307307杨绍宝北京航空航天大学机械工程及自动化学院（北京100191）摘要本文主要是对曲柄滑块压力机构进行建立仿真，通过传感器测试施加于滑块上的力，通过这个力控制滑块的运动关键词：ADAMS；曲柄滑块；传感器2目录1、曲柄滑块压力机构的设计要求............................31)题目设计要求.................................................32)求解步骤：...................................................32、建立虚拟样机模型：....................................31)设置工作空间和网格..........................................32)创建曲柄滑块模型............................................43)添加传感器.................................................124)施加运动...................................................123、仿真与测试...........................错误!未定义书签。1)仿真模型....................................................122)模型测试....................................................124、结束语..............................................13参考文献:..............................................1431、曲柄滑块压力机构的设计要求（1）题目设计要求如图1所示为曲柄滑块压力机构简化模型。已知曲柄长为a=100mm，连杆长度为b=200mm，作用在曲柄上的驱动转矩。先用弹簧来模拟滑块与被压紧物体之间的力。设弹簧刚度为K=1N/mm。为保证被压物体的安全，现需要设置一个力传感器。当传感器感知到压紧力的值大于或等于70N时，机构就停止运动。试完成这个力传感器的设计，并通过仿真机构验证其正确性。图1曲柄滑块力机构（2）求解步骤：首先创建一个曲柄滑块机构模型以及弹簧，然后通过对曲柄施加运动以及传感器工作，对模型进行仿真。控制滑块的运动。2、建立虚拟样机模型：1)设置工作空间和网格4根据题目中的数据大小，在建模开始时可以对工作环境进行适当设定，如图2所示：图2工作空间和网格设定2)创建曲柄滑块模型1创建曲柄曲柄的创建过程是：a单击Llnk工具按钮，展开选项区;b选中Length并输入100mm，选中Width输入10mm，选中Depth并输入5mm。c单击工作区中的（0,0,0）位置;d垂直上移光标，当出现导杆几何形体后，单击工作区，则曲柄被创建，5如图3所示。将该构件更名为Crank。图3曲柄创建2创建连杆连杆的创建过程是：a单击Llnk工具按钮，展开选项区;b选中Length并输入200mm，选中Width并输入10mm，选中Depth并输入5mm。c单击曲柄上端捕捉点位置;d移动光标，单击工作区（-100，0,0）点，则连杆杆被创建，如图4所示。将该构件更名为Link。e单击如图4所示按钮，将连杆逆时针旋转60度角。最终位置如图5所示。6图4图53创建滑块滑块的创建过程是：(1)创建滑块模型创建滑块模型的方法是：a单击BOX工具按钮，展开选项区：b选中Length并输入50mm，选中Height并输入50mm，选中Depth并输入50mmc单击连杆右端点，则滑块被创建，如图6所示。将该构件更名为Slider。7图6(2)调整滑块的位置按如下的方法调整滑块的位置：a单击位姿变换工具按钮，展开选项区；b单击选中的滑块slider；c在Distance文本框输入25mm；d单击左移工具按钮；e在Distance文本框输入25mm；f单击下移工具按钮，如图7所示；g单击Select工具按钮；h单击SetthevieworientationtoRight工具按钮；I单击位姿变换工具按钮，展开选项区；j在Distance文本框输入25mm；k单击右移工具按钮，则滑块的几何中心被调整到与曲柄右端点重合的位置，如图8所示；8图7图8机构右视图4机架的创建9利用创建曲柄相同的方法，连接曲柄的起始点和滑块的中心点。命名为Rack1结果如图9所示。图95、弹簧的创建a.在以创建滑块右端创建一滑块，使其与地面固定，作为弹簧的右连接点。b.单击TranslationalSpring-Damper工具按钮，展开选项区。c．选中K并输入5，选中C并输入0；d．单击左滑块与右滑块创建弹簧完毕。e.使创建的弹簧随滑块联动。右击左滑块，选择Marker-MARKER_32|Modify菜单项，弹出MarkerModify对话框。f.在该对话框中奖Location更改为(LOC_RELATIVE_TO({0,0,0},POINT_C)1.创建运动副(1)将Rack1与大地固连。单击Fixed按钮，按提示依次选取构件Rack1和空白处，然后单击构件Rack1上任意一点。(2)创建转动副JOINT_A和JOINT_B、JOINT_C10a单击RevoluteJoint工具按钮，展开选项区；b选择Crank和Rack1；c单击曲柄初始点位置，转动副被创建，将其更名为JOINT_A；d单击RevoluteJoint工具按钮后，再单击曲柄上端点和连杆左端点，转动副被创建，将其更名为JOINT_B。e单击RevoluteJoint工具按钮，展开选项区；f选择滑块和连杆；g单击滑块和连杆连接点；则转动副被创建，将其更名JOINT_C，（3）创建滑块与机架的移动副。a单击TranslationalJoint按钮，展开选项区。b单击滑块和机架。c单击滑块与机架连接点，将箭头向右拉伸。则移动副被创建。将其命名为Joint_D。最终结果图如图10所示。图103）添加传感器a.按步骤选Build|Measure|SelectedObject|New单击SPRING_1弹出如图11所示对话框。单击OK即可。b．按步骤Simulate|Sensor|New,如图12所示11图11图12124）施加运动根据“作用在曲柄上的驱动力矩”的要求，下面给曲柄施加一个运动。施加运动的方法是：a在MainToorbox中单击RotationalJointMotion工具按钮。b单击曲柄，然后单击曲柄与地面连接的转动副，则运动被加到了曲柄上。3、仿真与测试1)仿真模型仿真模型的过程是：a在MainToolbox中单击InteractiveSimulationControls工具按钮，展开选项区；b选择EndTime并将其值设置为12，选择Steps并将其设置为500；c单击Starorcontinuesimulation工具按钮，则开始进行模型仿真。2)模型测试(1)弹簧力的测量右击弹簧，然后单击Measure，按如图13所示点确定即可。图1313系统生成了弹簧力随时间变化的曲线，如图14所示，曲线的横坐标是时间轴，单位为秒；纵坐标轴为弹簧力，单位为牛。图14弹簧力随时间变化关系图实现了弹簧力达到70牛时，滑块停止的目的4、结束语通过运用ADAMS动力学仿真分析软件，回顾了上课时所学的知识，同时加深了对软件各指令的应用。感觉到这是一款功能非常强大的软件，对于产品前期设计模拟以及功能的完善有着非常好的辅助作用。通过这个作业更是弥补了平时对传感器使用不熟练的不足。14参考文献:【1】郭卫东.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009年2月.