基于ADAMS软件的摆动导杆机构的运动学分析

基于ADAMS软件的摆动导杆机构的运动

学分析

一、背景：

摆动导杆机构是一种应用比较广泛的平面连杆机构，例如牛头刨床上就用了这种机构。它将曲柄的旋转运动转换成为导杆的往复摆动。机构相对简单易懂，对于我们初学ADAMS的学生来说便于建模和分析。

二、利用ADAMS的优点：

对于摆动导杆机构的运动分析，常用的方法有图解法和解析法。图解法：直观、方便，但精度不高，需要反复做图。解析法：人工计算运算量大，容易出错。

利用ADAMS可以产生复杂机械系统的虚拟样机，真实地仿真其运

动过程。精确度很高，而且将计算工作交给计算机能省去大量人工，并且不容易出错。

三、建立力学模型：

图中为摆动导杆机构

曲柄AB为原动件

导杆BC为从动件

通过滑块B将曲柄AB的

连续转动转变为导杆BC

的往复摆动。

四、建立样机模型：

首先是给定模型具体的参数：各杆的杆长以及曲柄AB的转速。利用ADAMS建立样机：根据几何关系确定A、B、C三点的坐标，可以假定C为坐标原点从而确定模型。再各零件之间建立相应的约束副。

固定副：机架

转动副1：曲柄、机架

转动副2：曲柄、滑块

转动副3：导杆、机架

移动副：滑块、导杆

右图为理论的样机图

下图为实际做的时候建立的样机图，比较理论的样机图，我没有专门建立一个杆将其锁为机架，而是直接

在坐标轴上建立了2个点，将坐标轴当作了ac杆。附图如下

五、仿真分析：

通过已经建立好的模型给出曲柄的转速，就可以利用ADAMS自动输出构件的位移、速度、加速度等详细的参数。

并且利用这些输出值可以通过ADAMS/View以图形形式输出，从而能清晰地看出他们在仿真过程中的变化规律。

六、具体参数：

W=5rad/s AB（主动件）=100mm AC（固连机架的杆）=350mm

七、输出图：

本图为滑块的位移图。图中红色线为x方向的位移。蓝色线为y方向的位移，合成图为一直线。从图中可以看出滑块进行往复运动，轨迹为一个圆。

本图为滑块的速度图。图中红色线为x方向的速度。蓝色线为y方向的速度，合成图为一直线。速度为匀速圆周运动。

本图为滑块的加速度图。图中红色线为x方向的加速度。蓝色线为y 方向的加速度。

本图为从动件（BC）的速度曲线。

本图为从动件（BC）的加速度曲线。

八、分析目的：

通过对不同的杆件的不同尺寸可以快速的得到其运动特性，从而可以得出实际应用中的最佳尺寸，达到优化设计的目的。

也可以通过对机构不同杆件不同尺寸的分析可以得到其运动特性，从而能够最佳得利用其特性。

本试验中只给出了一组尺寸杆件的运动学分析，同理可以改变其尺寸得到不同的运动学特性。

本试验在于对利用ADAMS来进行力学分析，从而快速的得到其运动学特性，进而优化设计。

九、总结：

本文采用ADAMS软件对摆动导杆机构虚拟样机进行运动学分析，得到了摆动导杆机构的运动曲线。实践表明，虚拟样机技术简便、直观、可靠，避免了解析法繁琐的分析、推导和论证过程以及图解法反复绘图和精确不高的问题。运用ADAMS软件对机构进行分析和论证，仿真得到各个机构的运动特征，有利于机构设计初期方案的筛选和优化。

十、参考文献：

[1] ADAMS 基础与工程范例教程石愽强 [等]编著

中国铁道出版社 2007

[2] ADAMS 入门详解与实例李增刚编著

国防工业出版社 2006

[3] ADAMS实例教程李军邢俊文覃文洁等编著

北京理工大学出版社 2002