机械动力学大作业

单自由度杆机构的Adams动力学仿真

摘要：文章分析了单自由度的铰链机构的动力学问题，已知原动件曲柄的转矩，绘制输出件摆杆的运动曲线。首先在Adams软件中构造连杆，添加三个连杆，使其成一定角度，相互连接。再在两杆之间添加转动副，并且头尾连杆与地相连。并在曲柄处加转矩，最后进行仿真，并绘出相应图表。

关键词：铰链机构；Adams仿真

1、机构模型的建立

根据题目要求，选择一个铰链四杆机构——曲柄摇杆机构为模型，其结构简图如图1所示。其中，曲柄1为原动件。

图1曲柄摇杆机构简图

在Adams软件中，建立该曲柄摇杆机构的模型如图2所示。

图2 Adams中的曲柄摇杆机构模型

曲柄摇杆机构各连杆的惯性参数参考表1。杆件的材料均选择钢材（密度ρ=7.801×10-6 kg•mm-3，杨氏模量E=2.07×105 N•mm-2，泊松比μ=0.29）。

表1 传动导杆机构各部件惯性参数

2、利用Adams软件添加约束和力矩

杆1和地之间有转动副，杆1和杆2、杆2和杆3之间有转动副，杆3和地之间有转动副。杆1为原动件，在杆1上添加转矩。转矩大小为30。

图3约束与转矩

3、进行仿真

点击仿真按钮，开始仿真，选择仿真时间为2s，可以观察到该机构各个时间的运动状态如图4和图5所示。

（a）T=0时刻（b）T=1时刻

图4仿真过程中机构模型的运动状态

（a）T=1.2时刻（b）T=2时刻

图5仿真过程中机构模型的运动状态

结论

当原动件曲柄的转矩取为30时，点击“后处理”，可以绘制出输出件摆杆的位移曲线、角速度曲线、加速度曲线分别如图10、图11和图12所示。

图10输出件摆杆的位移曲线

图11输出件摆杆的角速度曲线

图12输出件摆杆的角加速度曲线

参考文献

[1]陈立平，张云清，任卫群.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程[M].北京：清华大学出版社.2005.