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ADAMS 曲柄滑块

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机电工程学院

机械动力学项目训练

学 号：S3120700

专 业：机械制造及自动化

学生姓名：哈工程

任课教师：杨恩霞教授

2012年11月

Ⅰ项目训练要求：

建立单自由度杆机构动力学模型，由静止启动，选择一固定驱动力矩，绘制原动件在一周内的运动关系线图。

我选择的机构为曲柄滑块机构，如图1-1所示，采用ADAMS 软件，建立简单机械系统的动力学模型，借助软件进行求解计算和结果分析。

具体参数如下：

AB杆（曲柄）：L=0.5m W=0.2 m D=0.1 m m=0.01kg

BC杆（连杆）：L= 2m W= 0.2 m D= 0.1 m m =0.01kg

滑块： L=0.7 m W=0.6 m D=0.6 m m =2 kg

驱动力矩： M=200 N.m

阻力： F=100N

图1-1

Ⅱ运用ADAMS建立模型 ：

1）为了方便建立模型，将长度单位设为米。

2）选择设置（Setting）菜单中的工作网格（working Grid）命令，设定工作网格在X方向的长度为5米，工作网格和Y方向的间距为5米。

3）运用rigid body：link 功能

按照已知的长宽高建立AB杆（曲柄）L=0.5m W=0.2 m D=0.1 m m=20kg；BC杆（连杆）L= 2m W= 0.2 m D= 0.1 m m =40kg。

4）运用rigid body：box功能，按照已知的长宽高建立滑块。L=0.6m W=0.6 m

D=0.6 m m =30kg

建立如下图曲柄滑块机构模型

图1-2

5）修改构件的质量，在各个构件位置点击右键，选择modify修改。AB杆（曲柄）m=20kg; BC杆（连杆） m =40kg; 滑块m =30kg

6）运用joint ：revolute 功能，建立曲柄与地面、曲柄与连杆、连杆与滑块之间的转动副。 7）运用joint：translational功能，建立滑块移动副。

图1-3

8) 施加力和力矩

运用applied force:force，对滑块施加阻力100N。

运用applied force:torque，对曲柄AB施加驱动力200N。

图1-4

Ⅲ 运动曲线分析:

方法：曲柄作为参考对象，通过measure功能，可导出曲柄位移、速度、加速度、角速度、角加速度分别与时间关系图。

1，时间与X方向的位移关系

导出时间与X方向位移关系图时具体操作选项如下:

导出时间与X方向位移关系图时具体操作图1-5

时间与X方向的位移关系图1-6

2、时间与Y方向位移关系：

时间与Y方向位移关系图1-7

3、时间与速度关系

时间与速度关系图1-8

4、时间与加速度关系

时间与加速度关系图1-9

5，时间与角速度关系

时间与角速度关系图1-10

6，时间与角加速度关系

时间与角加速度关系图1-11

Ⅳ 结果分析：

将时间与X方向的位移，速度，角速度，加速度，角加速度，整合成一个完整的图像方便进行分析。

1）根据时间与X方向位移关系图和时间与Y方向位移关系图，可以得出曲柄完成一周的运动，所需要的时间大约为1.583s。

2)运动分析

选择以构件1为等效件，列出等效运动方程：

MV=M1-F3(V3/W1)；

JV=J1Ａ+m3(V3/W1)2；

根据Ｓ３＝Ｌ１cosθ1+L2cosθ2； S'3=-θ'1L1sinθ1 -θ'2L2sinθ2 带入上等式得：

MV=M1-F3(L1sinθ1);

JV=J1A+m3(L1sinθ1)2;

利用微分方程MV=JVθ''+0.5θ'2dJV/dθ；

整理得： M1-F3(L1sinθ1)=[J1A+m3(L1sinθ1)2]θ''1+θ'12m3L12sinθ1cosθ1

当杆1由静止启动时，θ1=0，θ''1=M1/J1A

当杆1由静止启动时，求角加速度的最小值：

θ''1min=[M1-F3(L1sinθ1)]/[J1A+m3(L1sinθ1)2] 即当θ1=90◦

，

θ''1min=（M1-F3L1）/（J1A+m3L12）

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曲柄滑块机构

曲柄滑块机构

曲柄滑块机构运动分析

曲柄滑块机构运动分析

一、相关参数

在图1所示的曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸分别为mml1001,mml3002,srad/101,试确定连杆2和滑块3的位移、速度和加速度，并绘制出运动线图。

图1 曲柄滑块机构

二、数学模型的建立

1、位置分析

为了对机构进行运动分析，将各构件表示为矢量，可写出各杆矢所构成的封闭矢量方程。

CSll21

将各矢量分别向X轴和Y轴进行投影，得

0sinsincoscos22112211llSllC

(1)

由式（1）得

2112sinarcsinll

2211coscosllSC

2、速度分析

将式（1）对时间t求导，得速度关系

Cvllll222111222111sinsin0coscos

（2）

将（2）式用矩阵形式来表示，如下所示

1111122222cossin. 0 cos1 sinllvllC （3）

3、加速度分析

将（2）对时间t求导，得加速度关系

1111111222222222222sincos 0 sin0 cos 0 cos1 sinllvllallCC

三、计算程序

1、主程序

%1.输入已知数据

clear;

l1=0.1;

l2=0.3;

e=0;

hd=pi/180;

du=180/pi;

omega1=10;

偏置曲柄滑块机构

偏置曲柄滑块机构

1 具有最优传力性能的曲柄滑块机构的设计

宁海霞1 董萍

摘 要：在曲柄滑块机构的设计中，将x作为设计变量，求出已知滑块行程H，行程速比系数K时机构传力性能最优的x值，使得最小传动角γmin为最大，从而设计出此机构。

关键词：最优传力性能；曲柄滑块机构；行程速比系数；最小传动角

机器种类很多，但它们都是由各种机构组成的，曲柄滑块机构就是常用机构之一。它有一个重要特点是具有急回特性。故按行程速比系数K设计具有最优传力性能的曲柄滑块机构是设计中常遇到的问题。本文将x作为设计变量，给出了解决问题的方法。

一、x和最小传动角γmin的关系

1．最小传动角γmin的计算

曲柄滑块机构如图1所示，图中AB为曲柄，长度为a，BC为连杆，长度为b，偏心距为e。γ愈大，对机构传动愈有利，它是机构传动性能的重要指标之一，工程上常以γ值来衡量机构的传力性能。

1作者简介：宁海霞(1977-)，女，山东潍坊人，工程硕士，讲师，研究方向：机械设计、复合材料

BBmineAminbaCC 2

图1

当主动件为曲柄时，随着其位置不同，γ值亦不同，最小传动角γmin出现在曲柄与滑块导路垂直的位置，其值为：

)(cos1minbea （1）

2．X和最小传动角γmin的关系

设计一曲柄滑块机构，已知：滑块行程H，行程速比系数K，待定设计参数为a、b和e。

计算极位夹角：11180KK

根据已知条件，作出图2，曲柄支点在圆周上，它的位置决定传力性能，现设AC1=x，x作为设计变量，一旦确定了A点的位置，a、b和e也就确定。下面找出a、b和e与设计变量x之间的关系。

图2

在△AC1C2中 oBB1MeA2BabxC190°CC2 3 cos))((2)()(222ababababH

偏置曲柄滑块机构计算

偏置曲柄滑块机构计算

1 具有最优传力性能的曲柄滑块机构的设计

宁海霞1 董萍

摘 要：在曲柄滑块机构的设计中，将x作为设计变量，求出已知滑块行程H，行程速比系数K时机构传力性能最优的x值，使得最小传动角γmin为最大，从而设计出此机构。

关键词：最优传力性能；曲柄滑块机构；行程速比系数；最小传动角

机器种类很多，但它们都是由各种机构组成的，曲柄滑块机构就是常用机构之一。它有一个重要特点是具有急回特性。故按行程速比系数K设计具有最优传力性能的曲柄滑块机构是设计中常遇到的问题。本文将x作为设计变量，给出了解决问题的方法。

一、x和最小传动角γmin的关系

1．最小传动角γmin的计算

曲柄滑块机构如图1所示，图中AB为曲柄，长度为a，BC为连杆，长度为b，偏心距为e。γ愈大，对机构传动愈有利，它是机构传动性能的重要指标之一，工程上常以γ值来衡量机构的传力性能。

1作者简介：宁海霞(1977-)，女，山东潍坊人，工程硕士，讲师，研究方向：机械设计、复合材料

BBmineAminbaCC 2

图1

当主动件为曲柄时，随着其位置不同，γ值亦不同，最小传动角γmin出现在曲柄与滑块导路垂直的位置，其值为：

)(cos1minbea （1）

2．X和最小传动角γmin的关系

设计一曲柄滑块机构，已知：滑块行程H，行程速比系数K，待定设计参数为a、b和e。

计算极位夹角：11180KK

根据已知条件，作出图2，曲柄支点在圆周上，它的位置决定传力性能，现设AC1=x，x作为设计变量，一旦确定了A点的位置，a、b和e也就确定。下面找出a、b和e与设计变量x之间的关系。

图2

在△AC1C2中 oBB1MeA2BabxC190°CC2 3 cos))((2)()(222ababababH

曲柄滑块机构行程

曲柄滑块机构行程

第1章 选题分析..................................................................................................... 3

1.1应用背景： ................................................................................................... 3

1.2 预期实现功能： ........................................................................................... 3

第2章 实现的原理与方案....................................................................................... 3

2.1 驱动部分 ..................................................................................................... 3

2.2. 曲柄滑块机构.............................................................................................. 3

2.3 后续分工 ..................................................................................................... 4

第3章 执行系统设计.............................................................................................. 4