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1、曲柄滑块机构运动仿真分析说明书一、分析目的1、掌握多体动力学分析软件ADAMS中实体建模方法；2、掌握ADAMS中施加约束和驱动的方法；3、计算出在该驱动作用下滑块运动的位移、速度和加速度。二、原理图1 曲柄滑块机构模型按照曲柄滑块机构的实际工况，在软件中建立相应的几何、约束及驱动模型，即按照曲柄滑块机构的实际尺寸，建立曲柄、连杆和滑块的几何实体模型；把曲柄和连杆、连杆和滑块之间的实际连接简化成铰连接，滑块和滑道之间的连接简化成棱柱副连接，从而在软件中建立其连接副模型；把曲柄的驱动运动建立相应的驱动模型； 然后利用计算机进行动力学模拟，从而可以求得曲柄、连杆和滑块零件在实际工况下的任何时间、任
2、何位置所对应的位移、速度加速度，以及约束反力等一系列参数。三、仿真方法（1） 启动ADAMS/View程序1）启动ADAMS/View程序；2）在欢迎对话框，选择Create a new model 项；在模型名称栏输入.xny_12；重力设置选择Earth Normal参数；单位设置选择MKS系统（M，KG，N，SEC，DEG，H）；3） 选择OK按钮。（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 在Settings菜单，选择Working Grid命令，显示设置工作栅格对
3、话框； 设置Size X=2.0， Size Y=1.0， Spacing X=0.05， Show Working Grid=on； 选择 OK按钮。3）动态调整活动窗口 在主工具箱中，选择工具 ，在窗口内上下拖动鼠标，使之显示整个工作栅格。4） 设置图标 在Settings菜单，选择Icons命令，显示图标设置对话框；在New Size栏输入0.1；选择OK按钮。5） 检查重力设置 在Settings菜单，选择Gravity命令，显示设置重力加速度对话框；当前的重力设置应该为X=0，Y=-9.80665，Z=0，Gravity=ON；选择OK按钮。6） 设置ADAMS默认存盘目录。在Fil
4、e菜单，选择Select Directory栏，显示寻找目录对话框；输入要存盘的路径，选择OK按钮。（3） 几何建模1） 按F4键，显示坐标窗口。2）定义连接点 鼠标右击主工具箱的几何建模工具集，选取定义点工具；选择参数；Add to Ground， Dont attach； 按照表1所示的坐标，分别定义A、B、C点。表1 定义连接点及坐标坐标点变量名XYZAPOINT_10.00.00.0BPOINT_20.30.00.0CPOINT_31.30.00.03） 圆盘几何建模 在几何建模工具集，选取圆柱体建模工具； 在参数设置栏，设置New Part； Length=ON， Length=0.
5、1；Radius=ON， Radius=0.3； 用鼠标选择 POINT_1点为起始绘图点，拖动鼠标，此时可以看见几何形体随鼠标拖动改变方向。释放鼠标键，完成圆盘形体建模； 改变圆盘方向。用鼠标选择屏幕上无对象处，放弃当前对圆盘的选择；将鼠标置于点（0，0，0）用右键显示弹出式菜单；在Part_1下方，选择MAR_1，再选择Modify，显示修改对话框；输入：Orientation=(0.0，0.0，0.0)，选择OK按钮。可以看见圆盘改变了放置方向； 改变圆盘位置。 在主工具箱，选择；选择不同视图方向工具，从不同的方向观看圆盘，可以看到圆盘在Z轴方向不对称于栅格平面。选择MAR_1， 再选择
6、Modify；显示修改对话框；在Location栏，将0，0，0改为0，0，-0.05；选择OK按钮，圆盘移动到对称于栅格平面的位置； 改变圆盘名称。将鼠标置于圆盘处，显示弹出式菜单，选择PRAT_1，再选择Rename，显示改名对话框；在New Name栏，将PART_1改为wheel， 选择OK按钮； 设置圆盘物理性质。在圆盘处，显示弹出式菜单菜单，选择wheel，再选择Modify，显示修改对话框；在Define mass by 栏，选择Geometry and Density， Density栏，输入7800；选择OK按钮。4） 连杆几何建模 在几何建模工具集，选取连杆建模工具； 在参
7、数设置栏，选择New Part； Width=ON， Width=0.15； Depth=ON， Depth=0.05； 选择POINT_2点为起始绘图点，拖动鼠标POINT_3，释放鼠标键，完成建模； 改变连杆名称。在连杆处，显示弹出式菜单，选择PRAT_1，再选择Rename，显示改名对话框；在New Name栏，将PRAT_1改为handle，选择OK按钮； 设置连杆物理性质。在连杆处，显示弹出式菜单选择handle，再选择Modify，显示修改对话框；在Define mass by 栏，选择User Input；输入：Mass=65，选择OK按钮。5） 滑块几何建模 在几何建模工具集，
8、选取立方体建模工具； 在参数设置栏，选择New Part； Height=ON， Height=0.3； Depth=ON， Depth=0.3； 选择点（1.15，-0.15，0）为起始绘图点，拖动鼠标点（1.55，0.15，0），释放鼠标键，产生滑块几何模型； 改变滑块位置。在点（1.15，-0.15，0）处，显示弹出式菜单，选择MAR_1，再选择Modify，显示修改对话框；在在Location栏，将1.15，-0.15，0改为1.15，-0.15，-0.15；选择OK按钮； 改变滑块名称。在滑块处，显示弹出式菜单，选择PART_1，再选择Rename，显示改名对话框；在New Name
9、栏，将PRAT_1改为piston，选择OK按钮； 设置滑块物理性质。在滑块处，显示弹出式菜单选择piston，再选择Modify，显示修改对话框；在Define mass by 栏，选择Geometry and Material Type；在Material Type栏中右击显示弹出式菜单，选择Material，再选择Browse，显示数据库浏览器，选择Brass，选择OK按钮。（4）施加运动副和驱动1） 施加铰接副 圆盘在A点处通过铰接副同地面框架连接，在B、C点处分别通过铰接副将圆盘与连杆，连杆和滑块连接。 添加圆盘与地面框架铰接副。在主工具箱的连接工具集，选择铰接副；在参数设置栏，选择
10、1Location，Normal To Grid；选择POINT_1点，完成设置。 添加圆盘与连杆铰接副。连接工具集，选择铰接副；在参数设置栏，选择2-Bod-1Loc，Normal to Grid； 依次选择：圆盘、连杆、POINT_2，完成设置。 添加连杆与滑块铰接副。连接工具集，选择铰接副；在参数设置栏，选择2-Bod-1Loc，Normal to Grid； 依次选择：连杆、滑块、POINT_3，完成设置。2） 仿真观看当前模型的运动情况 在主工具箱，选择仿真工具； 在主工具箱参数设置栏，选择Dynamic，取End Time=5.0， Steps=200； 选择，开始仿真分析。3）
11、添加棱柱副 在主工具箱，选择棱柱副工具。 在主工具箱参数设置栏，选择2-Bod-1Loc，Pick Feature。 依次选择：滑块、地面、POINT_3、方向指向圆盘，完成设置。4） 定义圆盘的运动 在主工具箱的运动工具集，选择旋转运动工具图标，显示定义旋转运动对话框； 在Set up栏，输入360；选择 JOINT_1，完成转速设置。5） 施加滑块作用力F 定义点的作用点。在主工具箱的几何建模工具集，选取定义点工具；选择参数：Add to Ground，Dont attach，选择点（1.55，0，0），定义点POINT_4。 在主工具箱的力工具箱，选择单作用力图标，显示施加力对话框。 在
12、参数设置区，输入和选择：Direction=Space Fixed； Construction=Pick Feature；Characteristic=Custom。 FORCE_1=ON， FORCE=10000 依次选择：滑块、点POINT_4（1.55，0，0）和鼠标箭头指向圆盘方向；设置FORCE_1同时显示修改力对话框。 保存曲柄滑块机构模型。 在File菜单，选择Save Database。当前模型的轴测视图如图2-2所示：图2 曲柄滑块机构构建模型（5）对曲柄滑块机构进行仿真分析1） 仿真分析 在主工具箱，选择仿真工具。 在主工具箱参数设置栏，选择Dynamic，取End Tim
13、e=2.5， Steps=200。四、仿真后处理（1）绘制各曲线1）绘制滑块位移曲线2）绘制滑块速度曲线3)绘制滑块加速度曲线4）绘制滑块法向作用力5）绘制驱动力矩6）绘制滑块作用力（2）参数化机构的仿真分析（滑块的位移、速度、驱动力矩）1）产生滑块位移和速度的测量图（步骤略）图3 滑块位移曲线图4 滑块速度曲线图5 驱动力矩曲线（3）进行研究设计1)在Simulate菜单，选择Design Evaluation,显示对话框，设置如下图2）选择Start，进行研究设计。结果如下图6 驱动力矩随设计变量DV_1变化曲线图7 驱动力矩随时间的变化曲线图8 滑块位移随时间的变化曲线图9 滑块速度随时间变化曲线
