实验二-基于ADAMS的曲柄滑块机构动力学仿真实验.doc.deflate

实验二基于ADAMS的曲柄滑块机构动力学仿真实验
一．实验目的
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．实验设备和工具
1，PC机一台；
2，ADAMS软件；
三．实验原理与方法
1，ADAMS软件介绍
ADAMS软件介绍见实验一
2，实验原理
图2-1 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。

3，实验方法
（1）启动ADAMS/View程序
1）在windows XP的开始启动，选择所有程序，再选择MSC.software，然
后选择MSC.ADAMS2005中的Aview，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pistonpump；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
①在Settings菜单，选择Working Grid命令，显示设置工作栅格对话框；
②设置Size X=2.0，Size Y=1.0，Spacing X=0.05，Show Working Grid=on；
③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File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，Don’t attach；按照表11-1所示的坐标，分别定义A、B、C点。

表2-1 定义连接点及坐标
坐标点变量名X Y Z
A POINT_1 0.0 0.0 0.0
B POINT_2 0.3 0.0 0.0
C POINT_3 1.3 0.0 0.0
3）圆盘几何建模
①在几何建模工具集，选取圆柱体建模工具；
②在参数设置栏，设置New Part；Length=ON，Length=0.1；Radius=ON，Radius=0.3；
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；
④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；
⑤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；
⑥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；
⑦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
①在几何建模工具集，选取连杆建模工具；
②在参数设置栏，选择New Part；Width=ON，Width=0.15；Depth=ON，Depth=0.05；
③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；
④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；
⑤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
①在几何建模工具集，选取立方体建模工具；
②在参数设置栏，选择New Part；Height=ON，Height=0.3；Depth=ON，Depth=0.3；
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；
④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；
⑤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栏，将PRAT_1改为piston，选择OK按钮；
⑥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。

①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1Location，Normal To Grid；选择POINT_1点，完成设置。

②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。

③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
①在主工具箱，选择仿真工具；
②在主工具箱参数设置栏，选择Dynamic，取End Time=5.0，Steps=200；
③选择，开始仿真分析。

3）添加棱柱副
①在主工具箱，选择棱柱副工具。

②在主工具箱参数设置栏，选择2-Bod-1Loc，Pick Feature。

③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
①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；
②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
①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，Don’t attach，选择点（1.55，0，0），定义点POINT_4。

②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。

③在参数设置区，输入和选择：Direction=Space Fixed；Construction=Pick Feature；Characteristic=Custom。

FORCE_1=ON，FORCE=10000
④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。

⑤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2-2 曲柄滑块机构构建模型。