Adams空间齿轮曲柄摇杆机构.doc

空间锥齿轮曲柄摇杆机构一、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。二、机构的运动简图及自由度机构运动见图如下: 图2 W=3*n-2P l -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。三、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: M odel 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。四、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。五、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。六、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 Adam s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