机构优化设计综合实验报告

机构优化设计综合实验报告

学号：姓名：班级：成绩：

同组实验同学：实验日期：指导教师：

1. 实验目的：

学习在ADAMS软件平台上建立摆动导杆机构的参数化仿真模型，并对该机构模型进行运动学、动力学分析和机构的优化设计。

2. 实验内容：

摆动导杆机构是一种应用十分广泛的典型机构，如下图所示。

该机构工作时，曲柄为原动件，匀速转动，滑块2为执行构件，做往复直线运动。滑块2从左向右运动时称为工作行程，此时要求速度较低并且均匀；滑块2从右向左运动时称为空回行程，此时要求速度较高，以提高工作效率。为此，该机构应具有急回特性。另外，滑块2在工作行程中，受到阻力F P的作用，而在空回行程中则不受阻力作用。

已知：曲柄的转速为n（r/min），各构件的尺寸、质心位置和质量；导杆绕质心的转动惯量J S及阻力F P的变化规律；滑块2的导路位于导杆端点B所做圆弧高的平分线上。要求：（1）建立摆动导杆机构运动尺寸的数学模型；

（2）建立摆动导杆机构的参数化仿真模型；

（3） 对机构进行运动学和动力学仿真分析； （4） 对机构进行设计研究和优化设计。 3. 实验参数：

4. 实验结果；

（1） 机构在左极限位置时，在直角坐标系下的建模过程，即机构各点的坐标表达式。

（2

（3）导杆的角速度和角加速度曲线。

（4）阻力曲线、各转动副的受力曲线和曲柄上的平衡力矩曲线。

（5）机构优化结果报告。

5. 思考题：

（1）摆动导杆有没有急回特性？如果有，所设计方案中其行程速度变化系数k为多少？

答：有，且k=（180°+θ）/（180°-θ），根据现有数据，得θ=2*α=2*arcsin （11/38）= 33.65°，故k=1.460。

（2）对摆动导杆机构进行参数化建模的步骤是什么？

答：1.建立设计变量：即建立设计初始参数和建立设计变量；

2.建立设计点：在Point Table上创建设计点及其数值或表达式；

3.创建运动件：对于本模型，有滑块1、导杆、曲柄、滑块2和连杆；

4.创建运动副：即创建相应位置的转动副或移动副；

5.给机构施加驱动：在相应位置加驱动力；

6.机构仿真：观察其运动情况；

7.细化机构仿真模型：即修改质心位置、惯性参数、加力、力的参数化等。

（3）在对摆动导杆机构进行优化设计前，为什么要进行设计研究？

答：当需要迅速获得一个经过改善的模型，即在对摆动导杆机构进行优化设计前，它应满足机构设计提出的各种要求和所有的必须动作，在满足一定的设计条件下，要对一些变量进行设计方案的研究，从中找出一种方案使机构中各铰链点的支反力达到最小值。故进行设计研究很有必要。

（4）试举摆动导杆机构在工程实际中2—3个应用案例。

答：1. Ｍ６的低频振动攻丝工作台

用摆动导杆机构近似替代低频振动攻丝机中的简谐扭振机构,对近似替代的可能性和可行性进行了分析。得出结论:当曲柄长度与机架长度之比小于０．１

时,摆动导杆机构可以足够精确地输出正弦函数。给出了该机构在攻螺纹直径为

Ｍ６的低频振动攻丝工作台中的应用实例。

2. 小袋包装机

针对我国国内全自动计量杯式小袋包装机上传动系统的不足,提出了摇块式摆动导杆滑槽间歇机构实施量杯旋转盘动停结合,保证计量杯有充足的时间加料

和排料;并确定了此机构的基本参数和几何尺寸,还分析了该机构的运动特性.

3. 牛头刨床

牛头刨床的摆动导杆的机构用于调整滑枕的行程