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1、 湖南大学 课程考核报告 1 HUNAN UNIVERSITY ADAMS 虚拟样机技术 课程报告 A2B12 机构建模与运动和力分析 （ 个人 作业 仅供 参考 ） 学生姓名 学生学号 专业班级 机械工程 任课 老师 2015年 5月 5日 湖南大学 课程考核报告 2 Z3 Z1 Z2 Z3 Z4 Z4 Z1 Z2 一、 题目 根据分配的题目将周转轮系 A2 和双曲柄机构 B12 串联组合成一个组合机 构，根据 要求对该组合机构作运动分析、静力分析、机械利益分析、功率分析、机械效率分析 等 。 二、 机构运动简图和自由度 根据题目画出相应的机构简图， 周转轮系 A2 机构简图如图 1 所示
2、，其与双曲柄机构 B12 组合的机构简图如图 2 所示。 周转轮系 A2 由定轴齿轮 Z1、 Z4，行星轮 Z2、 Z3，行星架 H 组成。组合机构中将行星架 H 与 B12 中的曲柄 L1 连接成一个构件。 图 1 周转轮系 机构简图 图 2 组合 机构 简图 组合机构中有活动构件个数 n=5，转动副个数 p1=6，齿轮高副 ph=2。所以组合机构的自由度 F=3n-(2p1+ph)=3 5-(2 6+2)=1。 三、 机构建模 对周转轮系，根据要求 z1+z2+z3=z4，选取 z1=z3=18， z2=24， z4=60，取模数m=2。对双曲柄机构，选取机架 L4=100mm，曲柄 L1
3、=130mm，曲柄 L3=170mm，连杆 L2=150mm。 使用 ProE 分别创建周转轮系（ 如 图 4）和双曲柄机构（ 如 图 5）L1 L2 L3 H 湖南大学 课程考核报告 3 的三维实体模型 ，然后导入到 ADAMS 中进行 布尔运算，将它们组合成一个机构 ，组合后机构如图 6 所示。 组合后根据要求添加转动副、固定副，添加完成后进行模型校验，校验结果如图 7 所示 . 图 3 行星轮 图 4 周转轮系模型 图 5 双曲柄模型 图 6 组合机构模型 湖南大学 课程考核报告 4 图 7 模型校验结果 四、 运动分析 根据机构要求，添加好各个铰链及固定副 后， 在组合机构中，经分析可
4、知速度最高的构件是齿轮一，固在齿轮一上添加驱动， 转速为 -30 度 /秒。将仿真得到的输入、输出速度数据导入到 Excel 中处理后得到 大约 一个周期内的 输出速度曲线（图 9）和速比曲线（图 8） 。 从图中可以看出在 5s 左右时输出速度突然升高，这是由于双曲柄机构的自身特性所导致的。其 部分 相关数据见 表 1。 图 8 速比曲线 00.10.20.30.40.50.60.70.80.911 26 51 76101 126 151 176 201 226 251 276 301 326 351 376 401 426 451 476 501 526 551 576 601 626 6
5、51 676速比曲线 湖南大学 课程考核报告 5 图 9 输出速度曲线 五、 静力分析 (不计重力和惯性力 ) 在不计重力及惯性力的情况下， 在输出构件上添加阻力矩，大小为 1000 牛 米。 使用 ADAMS 对机构作静力分析 ， 得出 大约 一个周期内 原动件上的驱动力矩 变化情况 ，将数据导入到 Excel 中处理后得到 阻力 /驱动力的绝对值曲线即力比曲线，如图 10 所示。 将图 8 所示的速比曲线与图 10 所示的力比曲线相乘得到图 9。从图 11 可以看出速比与力比的乘积结果在 1 左右波动， 这是因为将速比与力比的数值相乘后所得到的既为输入与输出的功率比值，在不考虑重力及惯性力
6、的情况下，根据能量守恒 其结果 必为 1，但考虑到计算机仿真结果的精度问题其结果可能在 1 左右有微小的波动，故仿真结果与 实际情况相符合， 所建立的分析模型正确，可以进行进一步仿真优化分析。 其 部分数据见表 1。 图 10 力比曲线 -30-25-20-15-10-50 127 53 79 105 131 157 183 209 235 261 287 313 339 365 391 417 443 469 495 521 547 573 599 625 651 677输出速度曲线 0510151 37 73109 145 181 217 253 289 325 361 397 433 4
7、69 505 541 577 613 649力比曲线 湖南大学 课程考核报告 6 图 11 速比与力比乘积图 表 1 部分仿真数据 0.999950.999960.999970.999980.9999911.000011.000021.000031 30 59 88117 146 175 204 233 262 291 320 349 378 407 436 465 494 523 552 581 610 639 668时间 阻力矩 输入力矩 输入角 速度 输出角速 度 力比 速比 力比与速比的 乘积 0 -1000 155.8828 -30 -4.6765 6.415076 0.155883
8、 1.000001283 1 -1000 153.6302 -30 -4.6089 6.509137 0.15363 0.999998698 2 -1000 151.3188 -30 -4.5396 6.608564 0.15132 1.00000793 3 -1000 148.919 -30 -4.4676 6.71506 0.14892 1.000006715 4 -1000 146.4062 -30 -4.3922 6.830312 0.146407 1.000005464 5 -1000 143.7607 -30 -4.3128 6.956004 0.14376 0.999995131
9、 6 -1000 140.9665 -30 -4.229 7.093884 0.140967 1.000003547 7 -1000 138.0125 -30 -4.1404 7.24572 0.138013 1.000003623 8 -1000 134.8917 -30 -4.0467 7.413355 0.13489 0.999987397 9 -1000 131.6025 -30 -3.9481 7.59864 0.131603 1.000003799 10 -1000 128.1491 -30 -3.8445 7.80341 0.12815 1.000007023 11 -1000
10、124.5419 -30 -3.7363 8.029426 0.124543 1.000008832 12 -1000 120.7981 -30 -3.6239 8.278276 0.120797 0.999990894 13 -1000 116.9413 -30 -3.5082 8.551299 0.11694 0.999988883 14 -1000 113.0021 -30 -3.3901 8.849393 0.113003 1.000007964 15 -1000 109.0165 -30 -3.2705 9.172923 0.109017 1.000004586 16 -1000 1
11、05.0255 -30 -3.1508 9.521497 0.105027 1.000014282 17 -1000 101.0733 -30 -3.0322 9.89381 0.101073 0.999997032 18 -1000 97.2056 -30 -2.9162 10.28747 0.097207 1.000014402 19 -1000 93.4678 -30 -2.804 10.69887 0.093467 0.999991441 20 -1000 89.9038 -30 -2.6971 11.123 0.089903 0.999991102 21 -1000 86.5547
12、-30 -2.5966 11.55339 0.086553 0.999980359 22 -1000 83.4577 -30 -2.5037 11.98212 0.083457 0.999991613 23 -1000 80.6465 -30 -2.4194 12.39979 0.080647 1.0000062 24 -1000 78.1513 -30 -2.3445 12.79569 0.07815 0.999983366 25 -1000 75.9998 -30 -2.28 13.15793 0.076 1.000002632 26 -1000 74.2186 -30 -2.2266 1
13、3.47371 0.07422 1.000018863 湖南大学 课程考核报告 7 六、 功率分析 在不计重力和摩擦力的情况下， 在 Adams/PostProcessor 中将 上述过程中所取得的原动件速度曲线与其 相应的 驱动力曲线相乘，得 到 输入功率曲线，如图10 中的 plot3.curve_4 所示；将 所 取得的末端从动件速度曲线与其 相应的 阻力曲线相乘，得输出功率曲线，如图 12 中的 plot3.curve_3 所示。显然输入功率27 -1000 72.835 -30 -2.1851 13.72966 0.072837 1.000027459 28 -1000 71.879
14、2 -30 -2.1564 13.91223 0.07188 1.00001113 29 -1000 71.3871 -30 -2.1416 14.00813 0.071387 0.999998599 30 -1000 71.4033 -30 -2.1421 14.00495 0.071403 0.999995799 31 -1000 71.9859 -30 -2.1596 13.89161 0.071987 1.000015281 32 -1000 73.2116 -30 -2.1963 13.65904 0.07321 0.999978146 33 -1000 75.1834 -30 -2
15、.2555 13.30081 0.075183 0.99999468 34 -1000 78.0397 -30 -2.3412 12.81399 0.07804 1.000003844 35 -1000 81.9727 -30 -2.4592 12.19918 0.081973 1.00000366 36 -1000 87.247 -30 -2.6174 11.46171 0.087247 1 37 -1000 94.2361 -30 -2.8271 10.61164 0.094237 1.00000955 38 -1000 103.4747 -30 -3.1042 9.664198 0.10
16、3473 0.999983571 39 -1000 115.744 -30 -3.4723 8.639757 0.115743 0.99999136 40 -1000 132.2118 -30 -3.9664 7.563621 0.132213 1.000009076 41 -1000 154.6666 -30 -4.64 6.46552 0.154667 1.000002586 42 -1000 185.917 -30 -5.5775 5.378744 0.185917 1 43 -1000 230.4682 -30 -6.914 4.338993 0.230467 0.999994793 44 -1000 295.5913 -30
