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基于solidworks和ADAMS的六杆机构造型及运动仿真【优秀课程毕业设计论文】

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基于solidworks和ADAMS的六杆机构造型及运动仿真【优秀课程毕业设计论文】.rar

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关键词：: 基于 solidworks 以及 adams 机构造型运动仿真毕业设计基于solidworks和ADAMS的六杆机构造型及运动仿真

资源描述：

任务书

毕业设计（论文）题目基于solidworks和ADAMS的六杆机构造型及运动仿真

毕业设计（论文）主要内容和要求：

用SolidWorks造型功能强大的建模软件对牛头刨床六杆机构进行机械的三维建模。然后以ADAMS支持的图形交换格式输出。再通过ADAMS与CAD的接口模块，导人到ADAMS中，进行运动学仿真，最后处理分析结果并得出结论。

毕业设计（论文）主要参考资料：

孙桓.机械原理.第7版.北京，高等教育出版社,2006.

郑建荣.ADAMS-虚拟样机技术入门与提高.机械工业出版社.北京, 2001

詹迪维.SolidWorks快速入门教程.机械工业出版社 2010

李增刚. ADAMS入门详解与实例. 北京. 国防工业出版社，2006

王玉，富国亮，边志坚，宋伟，丁凯军. 基于ADAMS的颚式破碎机工作装置的运动分析. 煤矿机械, 2010, 31(6):89~90

陈立平, 张云清, 任卫群, 覃刚等编著. 机械系统动力学分析及ADAMS应用教程. 北京:清华大学出版社, 2005

毕业设计（论文）应完成的主要工作：

使用SolidWorks软件和ADAMS软件进行对六杆机构中各杆的造型，并运用ADAMS对重要部件进行运动仿真并对后处理数据进行简要分析。分析结果证实六杆机构运动的合理性。

基于SolidWorks和ADAMS的六杆机构造型及运动仿真

摘要

虽然ADAMS软件本身具有一定的三维建模能力，但是对于牛头刨床这种复杂的机械，直接在ADAMS/View环境下创建机构的虚拟样机模型，工作量比较大、各个构件之间的约束繁琐、添加约束时很容易出错，因此需要由Solidworks软件协助建模。对牛头刨床六杆机构的工作要求进行分析得出符合所需运动的各杆条件。使用SolidWorks软件和ADAMS软件进行对牛头刨床六杆机构中各杆的造型，并运用ADAMS对刨头进行运动仿真并对后处理数据进行简要分析。分析结果证实了牛头刨床的运动特性满足工作要求。造型和运动仿真的所得的数据可为后续的优化设计提供参考，为设计提供了有效的依据,缩短设计周期减少成本，有较强的实用性。

关键词：Solidworks; ADAMS; 牛头刨床；六杆机构；机构造型；运动仿真；运动学分析

Abstract

Although the ADAMS?3D modeling?software?itself has?certain ability,?but for?shaping?the com- plex?machinery,?a virtual prototype model?to create?institutions?directly?under the ADAMS/View environment,?the workload is relatively large,?complex?constraints?between components,?add cons- traint?is?easy to make mistakes,?so?need to be?assisted by Solid works-software?modeling.?The?six bar mechanism of shaping machine?work requirements?analysis that?meet the?conditions required for the?rod?movement.?The?shape of?the?bar?six bar mechanism of shaping machine?using Solid Works software and ADAMS software,?and the use of ADAMS?motion?simulation of the?plow head?and a brief analysis of?the data?after processing.?The results?confirmed that the?motion characteristics?of shaper?can meet the requirements of the job.?Modeling and motion simulation?data?can provide a reference for the optimization design of?the follow-up,?provide an effective?basis for the design,?sh- orten the design cycle and?reduce the cost,?has stronger practicability.

Keywords: Solid works; ADAMS; shaper; six bar mechanism;? mechanism design; motion simulation; kinematics analysis?

1引言1

2工作原理及要求1

3牛头刨床导杆机构几何尺寸关系3

4运用Solidworks和ADAMS建模仿真基本流程4

5牛头刨床模型的建立4

5.1机架的造型5

5.2导杆的造型5

5.3曲柄的造型6

5.4连杆的造型7

5.5滑块的造型7

5.6刨刀的造型8

5.7零件的装配及碰撞检查8

5.7.1零件的装配8

5.7.2装配体的碰撞检查9

5.8模型的保存和ADAMS文件的导入10

5.9编辑零件属性，添加约束和驱动11

6牛头刨床的运动仿真分析12

6.1刨刀压力角和位移的运动仿真和分析13

6.1.1刨刀压力角运动仿真和分析13

6.1.2刨刀位移的运动仿真和分析13

6.2刨刀速度和加速度的运动仿真和分析15

6.3牛头刨床运动仿真动画的导出16

7结论17

参考文献18

致谢19

1引言

随着科技的发展,计算机辅助设计技术越来越广泛地应用在各个设计领域，现在它已经突破了二维图纸电子化的框架,转向以三维实体建模及运动学模拟仿真。SolidWorks是一套基于Windows桌面操作系统的三维CAD建模系统软件。自从1995年起至今,由于技术符合CAD技术的发展趋势,并且软件功能强大,其成为了CAD界一颗璀璨的明星。ADAMS是美国MSC公司开发的集建模、求解、可视化技术于一体的机械系统力学自动分析软件，用户可以运用该软件方便地对虚拟样机机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力等曲线.ADAMS开发了利用IGES,STEP,STL,DWG/DXF等产品数据交换库的标准文件格式，完成与CAD软件之间数据双向传输，实现同一数据在不同软件间的共享。运用Solidworks创建的模型数据可以保存为IGES,STEP,ParaSolid等格式导入到ADAMS中进行运动学分析。Solidworks和Adams软件可以提高机械设计人员的工作效率,使设计的产品更加高效地推广到市场。牛头刨床在刨削类机械加工有着非常广泛的应用，主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的加工平面、沟槽和燕尾面等，牛头刨床机构具有急回的特性，即牛头刨床工作时刨刀慢慢向前移动，完成一次工作后刨刀急速返回原来的位置。

本设计内容就是针对工业中常见的牛头刨床的主要工作机构六杆机构运用solidworks软件和ADAMS软件进行建模和运动仿真并重点分析其刨削长度，以及在运动过程中刨刀的速度

与加速度特性等主要参数，为之后的优化设计提供参考。

参考文献

[1] 孙桓.机械原理[M].第7版.北京:高等教育出版社,2006.40-120.

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[3] 牛鸣歧王保民王振甫。机械原理课程设计手册. 重庆：重庆大学出版社，2001.

[4] 陈明等. 机械系统方案设计参考图册。北京：高等教育出版社,2005.

[5] 郑建荣.ADAMS-虚拟样机技术入门与提高[M].北京：机械工业出版社, 2001.

[6] 詹迪维.SolidWorks快速入门教程.机械工业出版社 ,2010.

[7] 陈立平, 张云清, 任卫群, 覃刚. 机械系统动力学分析及ADAMS应用教程. 北京:清华大学出版社, 2005.

[8] 周毅钧，李坤.基于ADAMS牛头刨床机构建模与仿真分析[J].安徽理工大学学报(自然科学版),2010,30(2):25-28.

[9] 范彩霞，杨金峰.基于Adam、的牛头刨床摆动导杆机构仿真及优化[J].煤矿机械，2013,34(4):69-70.

[10] 李旭荣，郑相周.基于ADAMS的牛头刨床工作机构虚拟样机设计与动态仿真[J].中国工程机械学报，2007(4):62-64.

[11] 高广娣.典型机械机构ADAMS仿真应用[M].北京:电子工业出版社,2013.

内容简介：: 中国地质大学长城学院本科毕业设计题目基于 solidworks 和 ADAMS 的六杆机构造型及运动仿真系别工程技术系学生姓名路双铭专业机械设计制造及其自动化学号 05211623 指导教师王胜曼职称讲师 2015 年 4 月 20 日 nts nts 基于 SolidWorks 和 ADAMS 的六杆机构造型及运动仿真摘要虽然 ADAMS软件本身具有一定的三维建模能力，但是对于牛头刨床这种复杂的机械，直接在 ADAMS/View环境下创建机构的虚拟样机模型，工作量比较大、各个构件之间的约束繁琐、添加约束时很容易出错，因此需要由 Solidworks 软件协助建模。对牛头刨床六杆机构的工作要求进行分析得出符合所需运动的各杆条件。使用 SolidWorks软件和 ADAMS软件进行对牛头刨床六杆机构中各杆的造型，并运用 ADAMS 对刨头进行运动仿真并对后处理数据进行简要分析。分析结果证实了牛头刨床的运动特性满足工作要求。造型和运动仿真的所得的数据可为后续的优化设计提供参考，为设计提供了有效的依据 ,缩短设计周期减少成本，有较强的实用性。关键词： Solidworks; ADAMS; 牛头刨床；六杆机构；机构造型；运动仿真；运动学分析 nts Abstract Although the ADAMS 3D modeling software itself has certain ability, but for shaping the com- plex machinery, a virtual prototype model to create institutions directly under the ADAMS/View environment, the workload is relatively large, complex constraints between components, add cons- traint is easy to make mistakes, so need to be assisted by Solid works-software modeling. The six bar mechanism of shaping machine work requirements analysis that meet the conditions required for the rod movement. The shape of the bar six bar mechanism of shaping machine using Solid Works software and ADAMS software, and the use of ADAMS motion simulation of the plow head and a brief analysis of the data after processing. The results confirmed that the motion characteristics of shaper can meet the requirements of the job. Modeling and motion simulation data can provide a reference for the optimization design of the follow-up, provide an effective basis for the design, sh- orten the design cycle and reduce the cost, has stronger practicability. Keywords: Solid works; ADAMS; shaper; six bar mechanism; mechanism design; motion simulation; kinematics analysis nts 目录 1 引言 . 1 2 工作原理及要求 . 1 3 牛头刨床导杆机构几何尺寸关系 . 3 4 运用 Solidworks和 ADAMS建模仿真基本流程 . 4 5 牛头刨床模型的建立 . 4 5.1 机架的造型 . 5 5.2 导杆的造型 . 5 5.3 曲柄的造型 . 6 5.4 连杆的造型 . 7 5.5 滑块的造型 . 7 5.6 刨刀的造型 . 8 5.7 零件的装配及碰撞检查 . 8 5.7.1 零件的装配 . 8 5.7.2 装配体的碰撞检查 . 9 5.8 模型的保存和 ADAMS文件的导入 . 10 5.9 编辑零件属性，添加约束和驱动 . 11 6 牛头刨床的运动仿真分析 . 12 6.1 刨刀压力角和位移的运动仿真和分析 . 13 6.1.1 刨刀压力角运动仿真和分析 . 13 6.1.2 刨刀位移的运动仿真和分析 . 13 6.2 刨刀速度和加速度的运动仿真和分析 . 15 6.3 牛头刨床运动仿真动画的导出 . 16 7 结论 . 17 参考文献 . 18 致谢 . 19 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 1 1 引言随着科技的发展 ,计算机辅助设计技术越来越广泛地应用在各个设计领域，现在它已经突破了二维图纸电子化的框架 ,转向以三维实体建模及运动学模拟仿真。 SolidWorks是一套基于Windows桌面操作系统的三维 CAD建模系统软件。自从 1995年起至今 ,由于技术符合 CAD 技术的发展趋势 ,并且软件功能强大 ,其成为了 CAD 界一颗璀璨的明星。 ADAMS是美国 MSC公司开发的集建模、求解、可视化技术于一体的机械系统力学自动分析软件，用户可以运用该软件方便地对虚拟样机机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力等曲线 .ADAMS 开发了利用 IGES,STEP,STL,DWG/DXF 等产品数据交换库的标准文件格式，完成与 CAD软件之间数据双向传输，实现同一数据在不同软件间的共享。运用 Solidworks创建的模型数据可以保存为 IGES,STEP,ParaSolid 等格式导入到 ADAMS中进行运动学分析。Solidworks和 Adams 软件可以提高机械设计人员的工作效率 ,使设计的产品更加高效地推广到市场。牛头刨床在刨削类机械加工有着非常广泛的应用，主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的加工平面、沟槽和燕尾面等，牛头刨床机构具有急回的特性，即牛头刨床工作时刨刀慢慢向前移动，完成一次工作后刨刀急速返回原来的位置。本设计内容就是针对工业中常见的牛头刨床的主要工作机构六杆机构运用 solidworks软件和 ADAMS软件进行建模和运动仿真并重点分析其刨削长度，以及在运动过程中刨刀的速度与加速度特性等主要参数，为之后的优化设计提供参考。 2 工作原理及要求牛头刨床是一种利用住复运动的刀具切割已固定在机床工作平台上的工件（一般用来加工较小工件 )。机床的刀架状似牛头，故名。中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构传动，故滑枕存在急回运动。大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。滑枕的返回行程速度大于工作行程速度。因为是单刃刨刀加工，且在滑枕回程时不切削，牛头刨床的生产率较低。机床的主参数是最大刨削长度。牛头刨床主要有普通牛头刨床、仿形牛头刨床和移动式牛头刨床等。普通牛头刨床 (见图 1)由滑枕带着刨刀作水平直线住复运动，刀架可在垂直面内回转一个角度，并可手动进给，工作台带着工件作间歇的横向或垂直进给运动，常用于加工平面、沟槽和燕尾面等。仿形牛头刨床是在普通牛头刨床上增加一仿形机构，用于加工成形表面，如透平叶片。移动式牛头刨床的滑枕与滑座还能在床身 (卧式 )或立柱 (立式 )上移动，适用于刨削特大型工件的局部平面。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 2 实现刨刀往复切削运动的工作机构是牛头刨床的一个重要部分，工作机构的结构简图如图 2所示。由机架、曲杆 2、滑块 3,摆动导杆 4、连杆 5、执行构件 6等组成。曲杆 2、滑块3,摆动导杆 4构成摆动导杆机构，由曲柄 2 作为原动件做匀速圆周运动，带动滑块 3做圆周运动 ;滑块 3沿摆动导杆 4滑动，带动摆动导杆 4左右摆动 :摆动导杆 4带动连杆 5和执行构件 6移动。根据机构自由度计算公式 HL PPNF 23 在该机构中， n= 5,PL=7,PH=0,因此机构自由度数为 F=1。自由度数与原动件个数相等，机构具有确定的运动。刨刀右行时，为工作行程要求慢速前进，以利于切削工作的进行。刨刀向左行时，刨刀不工作，称空行程；此时要求刨头的速度较高以提高生产率。急回运动的急回方向与原动件的回转方向有关。另外，压力角的大小也影响着传力性能和机械效率，压力角越小传力越有利，压力角过大会使机构发生自锁现象，所以在连杆机构中常用压力角和传动角来衡量一个机构的传力性能的好坏。图 1 普通牛头刨床 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 3 图 2 工作机构的结构简图设计数据如表 1所示， 3 牛头刨床导杆机构几何尺寸关系几何尺寸如下：项目参数转速 N(r/min) 60 工作行程（ mm） 310 机架 L0204(mm) 380 距离 S（ mm） 502.04 连杆与导杆之比 LBC/LO1B 0.28 行程速比系数 K 1.46 SS 表 1 设计数据 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 4 导杆摆角 66.33146.1 146.118011180 kk 曲柄 2 mmLL OOAO 11083.16s in3802s in422 导杆 4 mmHL BO 4.53583.16s in2 3102s in24 连杆 5 mmLL BOBC 0.1 5 028.04 4 运用 Solidworks 和 ADAMS 建模仿真基本流程 Solidworks建模过程主要是通过绘制草图、拉伸特征等命令，完成对各个零件的绘制并进行装配。再利用 Solidworks 干涉分析功能对建好的牛头刨床三维模型进行干涉检查，避免该模型导入 ADAMS后出现错误。最后将 Solidworks 装配好的模型另存为 ADAMS所支持的文件格式，然后导入 ADAMS并添加约束。由于添加的约束较多，如果不理清各个构件之间的关系，在仿真时就很容易出现问题，本文中牛头刨床机构中各构件对应的模型名称为 :机架（ jijia） ,曲柄（ qubing） ,滑块（ huakuai） ,连杆（ liangan） ,导杆（ daogan） ,刨头（ baotou）。理清构件之间的约束后就可以在相对应的位置添加转动副和移动副，最后添加驱动。采用三维软件 Solidworks 和动力学仿真软件 ADAMS结合，对牛头刨床导杆机构进行了仿真，这样减少了 ADAMS 环境下直接建立虚拟样机模型的工作量。通过仿真分析得出，刨刀在工作行程运行平稳，加速度值小，空行程速度和加速度值变化大，与实际的要求相符，验证了机构设计的合理性。 5 牛头刨床模型的建立使用 SolidWorks 软件进行牛头刨床的六杆机构造型。启动 SolidWorks，首先根据已知条件，运用【草图】（图 5-1）及【拉伸凸台 /基体】，【拉伸切除】工具（图 5-2）构造机架，曲柄 2、滑块 3、导杆 4、连杆 5和刨头 6。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 5 5.1 机架的造型新建 SOLIDWORKS 文件零件文件，在 FeatureManager 设计树中单击“前视基准面”单击【草图绘制】按钮，运用草图工具栏里的【直线】，【圆弧】工具绘制如图 5-3所示的机架造型。点 O4到直线 X-X的距离为 502.04mm，点 04到点 02的距离为 380mm。运用特征工具栏里的【拉伸凸台 /基体】工具将机架草图拉伸给定深度 30mm。模型建好后如图 5-4。 5.2 导杆的造型新建 SOLIDWORKS 文件零件文件，在 FeatureManager 设计树中单击“前视基准面”单击【草图绘制】按钮，运用草图工具栏里的【直线】，【圆弧】，【圆】工具绘制如图 5-5所示的导杆造型。点 B 到点 04的距离为 535.4mm。运用特征工具栏里的【拉伸凸台 /基体】工具将机架草图拉伸给定深度 10mm。模型建好后如图 5-6。图 5-3 图 5-4 图 5-1 草图工具栏图 5-2 特征工具栏 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 6 5.3 曲柄的造型新建 SOLIDWORKS 文件零件文件，在 FeatureManager 设计树中单击“前视基准面”单击【草图绘制】按钮，运用草图工具栏里的【直线】，【圆弧】，【圆】工具绘制如图 5-7所示的曲柄造型。点 A 到点 02的距离为 110mm。运用特征工具栏里的“拉伸凸台 /基体”工具将机架草图拉伸给定深度 10mm。运用【拉伸切除】工具制作圆孔。模型建好后如图 5-8。图 5-5 图 5-6 图 5-7 图 5-8 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 7 5.4 连杆的造型新建 SOLIDWORKS 文件零件文件，在 FeatureManager 设计树中单击“前视基准面”单击【草图绘制】按钮，运用草图工具栏里的【直线】，【圆弧】，【圆】工具绘制如图 5-9所示的连杆造型。点 B 到点 C的距离为 150mm。运用特征工具栏里的【拉伸凸台 /基体】工具将机架草图拉伸给定深度 10mm。模型建好后如图 5-10。 5.5 滑块的造型新建 SOLIDWORKS文件零件文件，在 FeatureManager 设计树中单击“前视基准面”单击【草图绘制】按钮，运用草图工具栏里的【中心矩形】工具绘制如图 5-11所示图形，运用特征工具栏里的【拉伸凸台 /基体】工具将图形拉伸给定深度 20mm,运用【拉伸切除】工具制作圆孔。模型建好后如图 5-12。图 5-10 图 5-9 图 5-11 图 5-12 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 8 5.6 刨刀的造型新建 SOLIDWORKS 文件零件文件，在 FeatureManager 设计树中单击“前视基准面”单击【草图绘制】按钮，运用草图工具栏里的【直线】，【圆弧】工具绘制如图 5-13所示的刨刀造型。运用特征工具栏里的【拉伸凸台 /基体】工具将机架草图拉伸给定深度 30mm。运用【拉伸切除】工具制作圆孔。模型建好后如图 5-14。 5.7 零件的装配及碰撞检查 5.7.1 零件的装配新建 SOLIDWORKS 文件装配体文件。运用装配体工具栏如图 5-15中的【插入零部件】工具将机架（ jijia），导杆 (changdaogan)，曲柄 (qubing)，连杆 (liangan)，滑块 (huakuai),刨刀 (baodao)插入装配体如图 5-16。点 02，点 04，点 A,点 B，点 c 运用装配体工具栏中的【配合】中的【同心】配合，滑块两相邻内侧面与导杆两相邻侧面为【重合】配合，刨刀与机架接触面为【重合】配合。装配好后如图 5-17。图 5-13 图 5-14 图 5-15 装配体工具栏 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 9 5.7.2 装配体的碰撞检查干涉检查分为静态干涉检测和动态干涉检测，干涉检查对产品的研发有着重要作用，无论是在大型组合件装配体或是模型的研发过程中，通常都可能会发生干涉的情形。这有可能是模型设计中的一些不宜察觉的错误造成的，干涉检查功能快速的去侦测出干涉的问题处，并且有效分类判断出是否为模型不良的设计造成的，进而可以快速修改发生干涉现象的零件。这就避免了以往模型开发过程中，必须花费大量时间重新设计或重新建构原型，浪费人力和成本。这里进行动态干涉检测。利用装配体工具栏里的【移动零部件】【移动零部件】如图 5-18在选项中选【碰撞检查】，检查范围选【所有零部件之间】拖动曲柄进行圆周运动如果有碰撞情况系统会停止运动并发出响声，发生碰撞的两零件会高亮显示，如果装配体能够顺利运行则说明装配体不存在碰撞。图 5-16 插入零件工具图 5-17装配体图 5-18 移动零部件工具 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 10 5.8 模型的保存和 ADAMS 文件的导入 ADAMS软件可识别 IGES,STEP,ParaSolid 等格式的图形文件，下面分别以这三种格式导入到 ADAMS中进行比较，但这些格式文件的后缀名必须同 ADAMS中所能识别的后缀名一样所以在把 Solidworks中生成的三个文件导入 ADAMS 时需要更改后缀。将 Solidworks装配好然后在【文件 /另存为】，将模型保存在自己指定的目录下，文件名自定义，这里我定义为 baochuang，注意保存格式分别为 IGES（ *.igs） ,STEP(*.step;*.st p),ParaSolid ( *.x_ t)格式。在数据的转换过程中，格式文件的保存存储路径中不能包含中文字符，否则数据的转换将会失败。在 ADAMS 文件选项栏中选【导入】。文件类型分别为IGES,STEP,Parasolid，在“读取文件”后面的空格里单击右键【浏览】选择所保存的文件，在模型名称或部件名称后面的空格里单击右键【模型】【创建】。在弹出的对话框中选择确定如图 5-19，图 5-20，图 5-21。导入后的文件如下图 5-22，图 5-23，图 5-24。导入详细情况如表 2。由此可见 IGES 格式和 STEP格式所生成的文件较大失真情况较严重并且导入的装配体会被当成一个整体，而生成的 Parasolid格式文件不仅体积小而且没有失真等错误出现， ADAMS 也会识别其中的各个零件。图 5-19 图 5-20 图 5-21 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 11 交换格式后缀名生成文件大小失真情况零件数 IGES *.igs 539kb 丢失颜色 1 STEP *.stp 239kb 丢失颜色 1 ParaSolid *.x_ t 67.2kb 基本一致 6 5.9 编辑零件属性，添加约束和驱动运用“连接”工具栏的【创建固定副】在机架（ jijia）和大地（ ground）之间创建固定副，再在约束库中选择【创建旋转副】分别在机架（ jijia）和导杆（ changdaogan） ,机架（ jijia）和曲柄（ qubing） ,曲柄（ qubing）和滑块（ huakuai） ,导杆（ changdaogan）和连杆（ liangan） ,连杆（ liangan）和刨刀（ baodao）之间创建相应的旋转副，运用约束库中选择【创建移动副】在机架（ jijia）和刨刀（ baodao） ,滑块（ huakuai）和导杆（ changdaogan）之间创建相应的滑动副。然后在驱动工具栏中选择运动副驱动，在曲柄（ qubing）和机架（ jijia）的转动副处添加旋转驱动，机构的约束和驱动如表 3所示。已知曲柄的转速 n=60r/min，换算成 ( )/s后，曲柄的角速度为 360 /s，所以设置“旋转速度”为 360 /s。最后得到如图 5-25，图5-26所示的牛头刨床六杆机构模型。图 5-24 ParaSolid 格式输入图图 5-23 STEP 格式输入图图 5-22 IGES 格式输入图表 2 导入情况表 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 12 6 牛头刨床的运动仿真分析建好模型后，选择仿真工具栏“仿真分析”中的【运行交互仿真】，设置仿真终止时间仿真终止时间（ End Time）为 2，仿真工作步数（ Steps）为 200，然后点击开始仿真按钮，系统进行仿真，观察模型的运动情况。构件运动副 /驱动类型运动副 /驱动名称机架（ jijia）和大地（ ground）固定副 JOINT_1 机架（ jijia）和曲柄（ qubing）旋转副 JOINT_2 机架（ jijia）和导杆（ changdaogan）旋转副 JOINT_3 导杆（ changdaogan）和连杆（ liangan）旋转副 JOINT_4 连杆（ liangan）和刨刀（ baodao）旋转副 JOINT_5 曲柄（ qubing）和滑块（ huakuai）旋转副 JOINT_6 滑块（ huakuai）和导杆（ changdaogan）滑动副 JOINT_7 机架（ jijia）和刨刀（ baodao）滑动副 JOINT_8 曲柄（ qubing）和机架（ jijia）旋转驱动 MOTION_1 表 3 机构的约束和驱动图 5-25 约束和驱动的添加图 5-26完成的模型 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 13 6.1 刨刀压力角和位移的运动仿真和分析 6.1.1 刨刀压力角运动仿真和分析在浏览工具栏中选择【连接】中的连杆 (liangan)和刨刀 (baodao)之间的旋转副（ JOINT_5）测量（ Measure）特性（ Characteristic）为【投影旋转】分量为“ Z”创建压力角，在所生成的图形上单击鼠标右键选择【转换到完整绘图】，最后得出如下图所示刨刀压力角曲线图。压力角最大为 8.23，相对较小，因为压力角和传动角互为余角所以这样传动角将相对较大，这样就对机构的传力性能有利。 6.1.2 刨刀位移的运动仿真和分析在物体工具栏中的选择【基本形状：标记点】标记点选择【添加到现有部件】在刨刀刀尖处单击创建标记点，可在标记点处单击右键选择【 Maeker】【重命名】，这里将其命名为“ baodaotou” ，再在浏览工具栏中找到所创建的标记点右键【测量】，设置特征为【平移位移】，分量为“ x”选择确定。在所生成的图形上单击鼠标右键选择【转换到完整绘图】，最后得出如下图所示刨刀位移曲线图。图 6-1 刨刀压力角曲线图 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 14 从上图中可以看出：刨头行程为 310mm，满足了工作要求。刨刀的位移为正弦曲线分布。位移变化区间为 -1047.5986 , -737.5986，因此可以计算出刨床行程为 310 mm，与预期的行程 310mm相符，满足了实际要求。为分析曲柄转角和刨头位移量的对应关系，在选择曲柄 (qubing)和机架 (jijia)之间的旋转副【 Measure】特性（ Characteristic）为【投影旋转】分量为“ Z”创建角度测量，在所生成的图形上单击鼠标右键选择【转换到完整绘图】，再在曲线图中选择【添加曲线】添加所生成的角度测量曲线，最后得出如下图所示刨刀位移曲线图及曲柄转角的运动曲线图。为仿真不同角速度对牛头刨床刨头运动的影响选取曲柄转速分别 30r/min,45r/min,60r/ min，换算成 ( )/s 后，曲柄的角速度为 180 /s， 270 /s,360 /s所以设置“旋转速度”为 180 /s,270 /s,360 /s。最后得到下图所示的曲线集。图 6-2 刨刀位移曲线图图 6-3 刨刀位移及曲柄转角的曲线图 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 15 上图是不同角速度所对应的刨头位移曲线。从仿真结果看，角速度越大，刨头移动的频率就越高，而刨头运动的幅度不发生改变 (即刨头的行程是固定的 )。在实际加工工件时，为了适应不同材料和不同尺寸工件的加工，刨刀需要以不同速度及不同起始位置做水平直线往复运动，上图所示曲线正好满足了滑枕的工作需要。 6.2 刨刀速度和加速度的运动仿真和分析在浏览工具栏中找到所创建的标记点 (baodaotou)右键【测量】，设置特征分别为【平移速度】、【平移加速度】，分量为“ x”选择确定。在所生成的图形上单击鼠标右键选择【转换到完整绘图】，最后得出如下图所示刨刀速度和加速度曲线图。从上图可以看出刨头在 0.45s-1.05s 加速度波动较小， 1.05s-1.45s 速度加速度波动较大。这样可以使刨头在空行程时有急回运动，在工作行程是由较均匀的切削速度。可以提高生产率。图 6-4 三种角速度下刨刀位移曲线图图 6-5 刨刀速度和加速度曲线图 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 16 上图为刨刀运动的位移，速度，加速度曲线。总之，牛头刨床按照设计预定的轨迹运动，具有良好的运动性能，没有出现死点。 6.3 牛头刨床运动仿真动画的导出在已运行过仿真操作的 ADAMS/VIEW界面中点击结果工具栏里的后处理工具，右键【加载动画】，点击【记录就绪】和【播放动画】开始录制动画如图 6-7。通过文件菜单中的选择路径可以设置动画文件（ .avi）的默认存储路径，在动画录制完成后动画文件自动存在设置的默认路径下。图 6-7 仿真动画的导出图 6-6 刨刀位移、速度和加速度曲线图 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 17 7 结论我从这次毕业设计中学到了许多知识。首先，通过这一次的设计，我巩固和加深了课堂上老师所教授的基本理论知识，对六杆机构产生急回运动和满足所需运动的条件及压力角对六杆机构工作的影响有了更加深刻的理解。随着科学技术的发展 ,计算机辅助设计技术越来越广泛地应用在各个设计领域，三维实体建模、运动学模拟仿真已经深刻的影响着各种产品的设计，而这次设计使我有机会在实际操作中培养自己运用 solidworks 软件对六杆机构中各杆进行造型和 ADAMS软件对所研究机构进行运动仿真并对后处理数据进行简要分析的能力。造型和运动仿真的所得的数据可为后续的优化设计提供参考。这次设计的创新点有： 1.对 solidworks 建好的装配体进行了动态碰撞检测，这样就可以在模型导入到 ADAMS 之前检查出模型中所存在的不易察觉的碰撞和干涉情况并对不合理的设计及时进行修改。 2.在对比分析了 solidworks和 ADAMS共有的几种主要的图形交换格式的基础上选取了有较大优势的 Parasolid 格式作为导入格式，避免了数据丢失和可靠性差的问题。通过这次毕业设计我

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