Adams空间齿轮曲柄摇杆机构.doc

空间锥齿轮曲柄摇杆机构
题目描述
分配任务:A3,B8。锥齿轮系作为输入,带动曲柄摇杆机构运动。轮系中1齿轮为主动齿轮,带动齿轮2运动,齿轮3与地面固定,行星架为输出轴,将曲柄连在行星架上就带动了后面的连杆和摇杆运动。A3,B8如下图1所示:
图1
为了分析的简便,选择3个锥齿轮的参数都一样,模数m=5,Z1=Z2=Z3=20,曲柄长度d1=80,连杆长度d2=120,摇杆长度d3=160,机架长度d4=170,满足曲柄摇杆机构的杆长条件:d1+d4>=d2+d3,最长杆作为机架,则有曲柄。
机构的运动简图及自由度
机构运动见图如下:
图2
W=3*n-2Pl-Ph
=3*5-2*6-2
=1
从上式可以得出,机构在加一个驱动后有确定的运动。
各个部件的建模
由于Adams中建模不是很方便,我们可以采用三维软件建模之后然后导入到Adams中。这样可以节省时间,装配之后可以保证各个部件的位置关系,各个部件在三维软件UG中建立模型装配,建模完成后,输出为Parasolid x_t文件,将该文件导入Adams如下:
Model图3
给各个部分构件赋予属性,更改名称,这里材料一律选取steel刚材料。添加重力,仿真发现所有构件向下掉,说明属性赋予成功。
结构约束建立
模型成功导入,属性成功赋予之后,接下来就是构件之间约束的建立。齿轮1和行星架之间建立一个转动副,齿轮2和行星架建立一个转动副,齿轮3和行星架建立一个转动副,齿轮3和大地固定住,曲柄和行星架固定,曲柄和连杆建立一个转动副,连杆和摇杆建立一个转动副,摇杆和大地再建一个转动副,关键的是齿轮副的建立,这就需要先建立一对啮合齿轮具有共同速度的Marker点,然后才能正确的建立齿轮副,齿轮1和齿轮2,齿轮2和齿轮3各建一个齿轮副,这样各约束已经完全建立。建立的过程中,每建立一个约束最好仿真一下,这样确保建立约束的正确性。约束建立后的模型如下
图4所示:
图4 约束图
之后model verify查看模型的自由度是否合理:
图5 Model verified图
Model verified essfully,1个自由度,说明模型约束建立合理且能满足所需的运动要求。
机构分析目的
要分析机构的传动比特性(输出速度/输入速度)、机械利益特性(输出力/输入力)、机械效率特性(输出功率/输入功率)。按下面“六、七、八、九”所述的方法进行分析取得这些分析结果。在这个模型中,我们需要分析的传动比特性是输出角速度/输入角速度,机械利益特性是输出力矩/输入力矩。
机构运动分析
在机构中选择一齿轮1作原动件,对其施加一个motion,使得角速度为30度/s。对机构作运动分析,取得机构末端从动件摇杆的角位移及角速度一个周期的变化曲线。摇杆的质心角速度图如图6所示:
图6 摇杆质心角速度图
由于Adams里面没有角位移的测量项,则需要对角速度求积分即得到角位移,积分后得到的角位移曲线如下图7所示:
图7 摇杆质心角位移曲线图
将输入速度与输出速度数据导出,求取“输出速度/输入速度”曲线。输入速度图如下图8所示:
图8 输入角速度图
导出摇杆的输出角速度和齿轮1的输入角速度数据到excel表中求输出速度和输入速度的比值获得曲线图如下图9所示:
图9 输出速度/