机械动力学大作业 2

哈工程研究生机械动力学大作业

机械动力学大作业

——基于ADAMS的曲柄滑块机构动力学分析及仿真

学 号：

专 业：机械工程

学生姓名：

任课教师： 杨恩霞教授

2013年10月21日

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一、题目要求

采用ADAMS 软件或Matlab/Simulink 环境，建立简单机械系统的动力学模型，借助软件进行求解计算和结果分析。 建立单自由度杆机构（有无滑块均可）动力学模型，由静止启动，选择一固定驱动力矩，绘制原动件在一周内的运动关系线图，具体机构及参数自拟。

二、所选题目

我选择的机构为曲柄滑块机构，如图

2-1所示，采用ADAMS 软件，建立简单机械系统的动力学模型，借助软件进行求解计算和结果分析。

具体参数如下： AB杆（曲柄）：L=0.5m W=0.2 m D=0.1 m m=20kg BC杆（连杆）：L= 2m W= 0.2 m D= 0.1 m m =40kg 滑块： L=0.6 m W=0.6 m D=0.6 m m =30kg 驱动力矩： M=200 N.m 阻力： F=100N

图 2-1

三、建立模型

1.启动ADAMS

在欢迎对话框，选择New Model 项；在模型名称栏输入qubing；重力设置选择Earth Normal参数；单位设置选择MKS系统（m，kg，N，s，deg，）如图3-1

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图3-1

2检查和设置建模基本环境

1） 检查默认单位系统 在Settings菜单中选择Units 命令，显示单位设置对话框，当前的设置应该为MKS系统。 2） 设置工作栅格

① 在Settings菜单，选择Working Grid命令，显示设置工作栅格对话框； ② 设置Size X=5.0， Size Y=5.0， Spacing X=0.1，Spacing Y=0.1 ③ 选择 OK按钮。如图：

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3 几何建模

1）运用rigid body：link

功能 按照已知的长宽高建立AB杆（曲柄）L=0.5m

W=0.2 m D=0.1 m m=20kg；如图3-3，在ADAMS/View工作窗口中先用 鼠标左键选择点（0,0,0）m，然后按照和题目中差不多的倾斜角，点击鼠标左键（本题选择点（0.5,0,0）m)，创建出杆AB（PART2）。如图3-4所表示。

图3-3 图3-4 2）运用rigid body：link

功能 按照已知的长宽高建立BC杆（连杆）L= 2m

W= 0.2 m D= 0.1 m m =40kg ；如图3-5 ，在ADAMS/View工作窗口中先用 鼠标左键选择点（0.5,0,0）m，然后按照和题目中差不多的倾斜角，点击鼠标左键（本题选择点（2.5,0,0）m)，创建出杆BC（PART3）。如图3-6所表示。

图3-5 图3-6

3）运用rigid body：box 功能，按照已知的长宽高建立滑块。L=0.6m W=0.6 m D=0.6 m m =30kg 图3-7在ADAMS/View工作窗口中，用鼠标左键在连杆上的区域任意选择一点（本题中选择点（1.9,-0.3,0）m），并点击鼠标左键确认。滑块C（PART4）建立如下图曲柄滑块机构模型图3-8

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图

3-7

图3-8

4）修改构件的质量，在各个构件位置点击右键，选择modify修改。AB杆（曲柄）m=20kg; BC杆（连杆） m =40kg; 滑块m =30kg 如图

3-9

图3-9

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5）运用joint ：revolute 功能，建立曲柄与地面、曲柄与连杆、连杆与滑块之间的转动副。

（1）参数选择2 Bod-1 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择主曲柄（PART_2），然后选择机架（ground），接着选择主曲柄上的PART_2.MARKER_1，如图3-10所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT_1)

图3-10

（2）参数选择2 Bod-21Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择连杆（PART3），然后选择曲柄（PART2），接着先后选择主曲柄上的PART_2.MARKER_2如图3-11所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT2)

图3-11

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（3）参数选择2 Bod-21Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择连杆（PART4），然后选择曲柄（PART3），接着先后选择主曲柄上的PART_3.MARKER_4如图3-12所示。图中显亮的部分就是所创建的旋转副(JOINT3

)

图 3-12

6）运用joint：translational功能 ，建立滑块移动副

参数选择2 Bod-1Loc和Pick Feature。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择滑块（PART_4），然后选择机架（ground），接着选择滑块上的PART4.BOX—3.V13，这时出现白色箭头，移动鼠标，使白色箭头的方向 与水平方向平行，如图3-13所示就是所创建的移动副(JOINT_4

)

图3-13

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7）施加力和力矩 运用applied force:force运用applied force:torque

添加完如图3-14

，对滑块施加阻力100N。 ，对曲柄AB施加驱动力200N。

图3-14

四、模型的运动情况

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2s仿真工

，系统进行仿真，观察模型的运动情况

作步长50,然后点击开始仿真按钮

图4-1

五、运动曲线分析

方法：曲柄作为参考对象，通过measure功能，可导出曲柄位移、速度、加速度、角速度、角加速度分别与时间关系图。 1，时间与X方向的位移关系

导出时间与X方向位移关系图时具体操作选项如下(以PART2为测量点）:

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时间与X方向的位移关系图5-1

2、时间与Y方向位移关系

时间与Y方向的位移关系图5-2

3、时间与速度关系

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时间与速度关系图5-3

4、时间与加速度关系

时间与加速度关系图5-4

5、时间与角速度关系

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时间与角速度关系图5-5

6、时间与角加速度关系

时间与角加速度关系图5-6

6、结果分析

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将时间与X方向的位移，速度，角速度，加速度，角加速度，整合成一下。