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1、本科毕业设计（论文）题 目： 基于ADAMS的六连杆机构的运动学分析 学生姓名： 院 （系）： 机械工程学院 专业班级： 机械1004班 指导教师： 于洋 完成时间： 2014 年 月 日 基于ADAMS的六连杆机构的运动学分析摘要：虚拟样机技术是一种崭新的产品开发技术，其中ADAMS软件是目前最著名的虚拟样机分析软件之一。本文阐述了虚拟样机技术和ADAMS软件的特点及其应用，以六连杆机构在牛头刨床中的应用为研究对象，对其进行动力学分析。主要运用我们学习过的机械原理和理论力学知识对机构进行运动学和动力学的相关理论计算；利用ADAMS软件在图形显示方面的优势，采用其基本模块ADAMS/View(
2、界面模块) 和ADAMS/PostProcessor（后处理模块）进行一系列建模、运动分析和动态模拟仿真工作。验证模型的正确性，并对机构在整个周期内的可行性进行计算分析，记录相应信息，输出所需要的位置、速度、加速度、力矩等曲线与理论结果比较，充分展现虚拟样机技术与物理样机比较之下的优越性，为虚拟样机技术的深入研究打下基础。关键词：ADAMS；六连杆机构 ；运动学分析；仿真The Kinematic Analysis of Six Bar Linkage based on ADAMSAbstract：Virtual prototyping technology is a new product
3、development technology, and software ADAMS is one of the most famous virtual prototype analysis software software. This article expounds the characteristics and application of virtual prototype technology and ADAMS software, chose the application in six bar linkage as research body and do some dynam
4、ics analysis. Mainly use the knowledge of mechanical principle and the theory of mechanical we have already learned, kinematics and dynamics of mechanism related to the theoretical calculated. Using ADAMS software in graphic display advantages and using the basic module of ADAMS/View (interface modu
5、le) and ADAMS/PostProcessor (post-processing module) to a series of modeling, motion analysis and dynamic simulation work. To prove the validity of the model and the feasibility of institutions in the whole cycle calculation analysis, record the corresponding information, output the required positio
6、n, velocity, acceleration, torque curve compared with theoretical results, such as to fully demonstrate the virtual prototype technology and the superiority of physical prototype, lays the foundation for the further study of virtual prototype technology.Keywords：ADAMS ,Six Bar Linkage, Kinematic Ana
7、lysis, Smulation目录1 绪论11.1 虚拟样机技术及其研究现状11.1.1 虚拟样机技术的基本概念11.1.2 虚拟样机技术的应用及其特点11.1.3 虚拟样机技术的研究现状与发展趋势21.2 ADAMS软件31.2.1 ADAMS软件简介31.2.2 ADAMS软件的模块41.2.3 ADAMS软件的特点41.2.4 ADAMS软件的应用41.3 连杆机构概况51.3.1 连杆机构及其传动特点51.3.2 平面六杆机构的分类61.4 课题研究的内容与目的62 六连杆牛头刨床机构的相关特性分析72.1 六连杆牛头刨床工作原理和要求72.2 机构运动学分析72.2.1 机构的自由
8、度与行程速度比82.2.2 用矢量方程图解法在右极限处作机构的速度分析82.2.3 用矢量方程图解法在右极限处作机构的加速度分析112.3 机构的动力学分析152.3.1 惯性力的计算152.3.2 惯性力偶矩152.3.3 拆分杆组16 机构受力分析162.4 小结183 基于ADAMS的六连杆机构的建模与仿真193.1 工作环境设置193.2 创建模型193.2.1 求特殊位置时各点的坐标193.2.2 用ADAMS创建各构件203.3 Body特性修改213.3.1 曲柄1和滑块2的质量、转动惯量修改213.3.2 摇杆3、连杆4和滑块5的质量与转动惯量修改213.4 添加约束和驱动21
9、3.4.1 添加约束223.4.2 添加驱动223.5 施加载荷233.6 模型仿真243.6.1 模型验证243.6.2 简单仿真与动画回放253.6.3 模型测量263.7 小结274 仿真结果分析294.1.1 ADAMS/PostProcessor简介294.1.2 由仿真结果绘制曲线图的类型294.2 仿真结果曲线图与分析比较304.2.1 曲柄1(PART_2)304.2.2 滑块5（(PART_6)324.3 小结335 总结35参考文献36致 谢371 绪论1.1 虚拟样机技术及其研究现状 虚拟样机技术的基本概念虚拟样机技术是一种基于产品计算机仿真的数字化设计方法，这些数字模型
10、即虚拟样机（VP）支持并行工程方法学。虚拟样机技术涉及多体系统运动学和动力学建模理论及其技术实现，是基于先进的建模技术、多领域仿真技术、信息管理技术、交互式用户界面技术和虚拟现实技术的综合应用技术1。虚拟样机技术是在CAX(如CAD，CAM，CAE等)/DFX(如DFA，DFM等)技术基础上的发展，它进一步融合信息技术、先进制造技术和先进仿真技术，并将这些技术应用于复杂系统的全生命周期和全系统，以便对系统进行综合管理。从系统层面来分析复杂系统，虚拟样机支持“由上至下”的复杂系统开发模式。利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计、测试和评估，可缩短开发周期，降低成本，改进产品设计质量，提高面向
11、客户和市场的能力。 虚拟样机技术在产品设计开发中，将分散的零部件设计和分析技术融合在一起，在计算机上建造出产品的整体模型，并针对该产品在投入使用后的各种工况进行仿真分析，预测产品的整体性能，进而改进产品设计，提高产品性能。在传统的设计与制造过程中，首先是概念设计和方案论证，然后进行产品设计。在设计完成后，为了验证设计通常要制造物理样机进行试验，通过试验发现问题，再回头修改设计和进行样机验证。只有通过周而复始的设计试验设计过程，产品才能达到所要求的性能。这一过程是较长的，尤其对与结构复杂的系统，设计周期更加漫长，无法适应市场的变化，且物理样机的制造增加了生产成本。 虚拟样机技术是从分析解决产品整
12、体性能以及相关问题的角度出发，解决传统的设计与制造过程弊端的高新技术。该技术使用系统仿真软件在各种虚拟环境中真实地模拟系统的运动，并对其在各种工况下的运动和受力情况进行仿真分析，观测并试验各组成部分的相互运动情况。利用虚拟样机技术可以方便的修改方案缺陷，优化设计方案，且可以缩短开发周期，提高设计效率。1.1.2 虚拟样机技术的应用及其特点目前，虚拟样机技术在一些发达国家，如美国、德国、日本等已得到广泛的应用，应用领域从汽车制造、工程机械、航空航天、造船、机械电子工业、国防、通用机械到人机工程学生物力学医学以及工程咨询等很多方面。在各个领域里，针对各种产品，虚拟样机技术都为用户节省了开支、时间并
13、提供了满意的设计方案。如美国波音公司的波音777大型客机是世界上首架以无图纸研发及制造出来的飞机。其设计、装配、性能评价及分析就是采用了虚拟样机技术，这不但是研发周期大大缩短、研发成本大大降低，而且确保了最终产品一次性装接成功。对比以往的飞机，波音公司减少了93%的更改和94%的花费。通用动力公司1997年建成第一个全数字化机车虚拟样机，并行地进行产品的设计、分析、制造及夹具、模具工装设计和可维修设计等。在我国农业机械领域，虚拟样机技术也有应用，有人利用虚拟样机技术设计蔗糖收获机，实现了产品和产品设计方法的创新，取得了良好的效果。虚拟样机技术具有下述特点2： （1）新的研发模式 传统的研发方法
14、是一个串行过程，而虚拟样机技术真正的实现了系统角度的产品优化。它基于并行工程使产品在概念设计阶段就可以迅速地分析、比较多种设计方案，确定影响性能的敏感参数，并通过可视化技术设计产品，预测产品在真实工况下的特征，以及具有的响应，直至获得最优的工作性能。（2）更低的研发成本、更短的研发周期、更高的产品质量通过计算机技术建立产品的数字化模型，可以完成无数次物理样机无法进行的虚拟实验，从而无须制造及试验物理样机就可获得最优方案，不但减少了物理样机的数量，而且缩短了研发周期，提高了产品质量。 （3）实现动态联盟的重要手段动态联盟是为了适应快速变化的全球市场，克服单个企业资源的局限性而出现的在一定时间内通过互联网临时缔结的一种虚拟企业。为实现设计和制造，参盟企业之间产品信息的交流尤其重要，而虚拟样机是一种数字化模型，通过互联网输送产品信息，具有传递快速、反馈及时的特点，进而使动态联盟的活动具有高度的并行性。1.1.3 虚拟样机技术的研究现状与发展趋势国外的虚拟样机技术已走向商业化。国内的企业在虚拟样机技术的应用上，主要是集成现成的国外软件，如ADAMS等。随着计算机技术的不断发展3，借助ADAMS软件可以对机构的运动进行仿真分析，在虚拟的环境下确定构件的运动情况。检验构件是否干涉以及执行件的运动是否符合期望的运动规律等，不仅得到的结果直观可靠
