机械电子工程实验I指导书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除“机械实验I”实验指导书Mechanical Experiment I“机械电子工程”学院目录实训一 基于ADAMS的四连杆机构运动学分析实验5一、实验实训目标5二、实验实训内容5三、实验实训材料设备及条件5四、实验实训要求5五、实验实训方法步骤5实验二 基于ADAMS的凸轮机构仿真实验10一、实验实训目标10二、实验实训内容10三、实验实训材料设备及条件10四、实验实训要求10五、实验实训方法与步骤10实验三 基于ADAMS的桁架内力分析实验15一、实验实训目的15二、实验实训内容15三、实验实训材料设备及条件15四、实验实训要求15五、实验实训方法与步骤15实验四 基于ADAMS的一对直齿轮啮合运动学分析实验24一、实验实训目标24二、实验实训内容24三、实验实训材料设备及条件24四、实验实训要求24五、实验实训方法与步骤24实验五 基于ADAMS的周转轮系的运动学仿真实验29一、实验实训目的29二、实验实训任内容29三、实验实训材料设备及条件29四、实验实训要求29五、实验实训方法与步骤29六、ADAMS软件仿真模型的简历和结果的分析30实验六 基于ADAMS的一对齿轮啮合两种运动学及动力学分析对比实验33一、实验实训目标33二、实验实训内容33三、实验实训材料设备及条件33四、实验实训要求33五、实验实训方法与步骤33实验七 基于ADAMS的斜齿轮啮合运动学及动力学分析37一、实验实训目标37二、实验实训内容37三、实验实训材料设备及条件37四、实验实训要求37五、实验实训方法与步骤37六、Adams中静力学建模与分析43学时分配及实训地点序号实验项目名称学时类型每组人数必做或选做实验室名称主要仪器设备1基于ADAMS的四连杆机构运动学分析实验3验证性28必做现在机械工程仿真实验教学中心（6109）计算机（ADAMS 2012）2基于ADAMS的凸轮机构仿真实验6验证性28必做现在机械工程仿真实验教学中心（6109）计算机（ADAMS 2012 Proe SolidWorks2012）3基于ADAMS的桁架内力分析实验6验证性28必做现在机械工程仿真实验教学中心（6109）计算机（ADAMS 2012 Proe SolidWorks2012）4基于ADAMS的一对直齿轮啮合运动学分析实验6综合性28必做现在机械工程仿真实验教学中心（6109）计算机（ADAMS 2012 Proe SolidWorks2012）5基于ADAMS的周转轮系的运动学仿真实验6综合性28必做现在机械工程仿真实验教学中心（6109）计算机（ADAMS 2012 Proe SolidWorks2012）6基于ADAMS的一对齿轮啮合两种运动学及动力学分析对比实验6综合性28必做现在机械工程仿真实验教学中心（6109）计算机（ADAMS 2012 Proe SolidWorks2012）7基于ADAMS的斜齿轮啮合运动学及动力学分析6综合性28必做现在机械工程仿真实验教学中心（6109）计算机（ADAMS 2012）8上机测试3设计性28必做现在机械工程仿真实验教学中心（6109）计算机（ADAMS 2012）实验数8演示性、验证性实验数3综合性、设计性、创新性实验数5综合性、设计性、创新性实验比例62.5%实训一 基于ADAMS的四连杆机构运动学分析实验一、实验实训目标主要研究内容为四连杆机构在adams中的设计及其动态仿真。后续，根据输出的相应连杆的位置曲线。力图真实还原四连杆机构在设计中的真实过程。二、实验实训内容本节阐述了虚拟样机技术和ADAMS软件的特点及其应用，以四连杆机构为研究对象，对其进行运动学分析。主要运用我们学习过的机械原理等理论知识对机构进行运动学的相关理论计算；利用ADAMS软件在图形显示方面的优势，采用其基本模块ADAMS/View(界面模块)进行一系列建模、运动分析和动态模拟仿真工作，验证模型的正确性，并对机构在整个周期内的可行性进行计算分析，记录相应信息，输出所需要的位置曲线，充分展现虚拟样机技术的优越性，为虚拟样机技术的深入研究打下基础。三、实验实训材料设备及条件计算机（ADAMS2012 ）四、实验实训要求如下图所示为一雷达摇杆机构简图，试建立该四连杆机构的虚拟样机模型并分析摇杆的运动规律。五、实验实训方法步骤5.1 准备双击单面图标Adams/View进入界面，在Model name中输入SLGJG，如下图所示，单击“OK”按钮进入ADAMS主界面。5.2 四连杆机构位置相关确定利用某时刻各杆形成的特殊位置，如下图所示。可利用余弦定理求解角，BD=AD-AB=440mmcos=BD2+CD2-BC22 BD XCD=0.3936，求得=66.825.3 创建四连杆机构单击 Link 工具按钮，按下图参数连杆AB，并将圆起始点设定在原点（0,0,0）位置，方向沿X轴正方向水平放置，并改名为GJ1。单击 Link 工具按钮，按下图参数连杆CD，并将圆起始点设定在原点（720,0,0）位置，方向沿X轴负方向水平放置，并改名为GJ3。选择GJ3从动件，单击edit工具中按钮Move，按下图参数旋转GJ3到相应位置。其中MARKER_3通过PICK捕捉GJ3左边半圆中心点，旋转角度为-66.82。 ，点击绕Z轴方向，单击“OK”，得到GJ3位置。单击 Link 工具按钮，并将圆起始点设定在GJ1左边半圆中心点，终点设定在GJ3右边半圆中心点，并改名为GJ2。这样四连杆机构模型创建完毕。5.4 创建约束副单击Revolute Joint工具按钮，按下图参数创建GJ1与大地旋转副，并旋转中心位设定在（0,0,0）位置。单击Revolute Joint工具按钮，按下图参数创建GJ3与大地旋转副，并旋转中心位设定在GJ3左边半圆中心点位置。单击Revolute Joint工具按钮，按下图参数创建GJ1与GJ2旋转副，并旋转中心位设定在GJ1左边半圆中心点位置。单击Revolute Joint工具按钮，按下图参数创建GJ2与GJ3旋转副，并旋转中心位设定在GJ2右边半圆中心点位置。5.5 施加运动载荷单击Rotational Joint Motion工具按钮，按下图参数施加Jiont1的角速度为30。/S驱动。5.6 仿真结果及后处理单击Simulation工具按钮，按下图参数设定运动时间以及步长。单击PostProcessor工具按钮，按下图输出摇杆的位移曲线。实验二 基于ADAMS的凸轮机构仿真实验一、实验实训目标主要研究内容为理论凸轮设计在adams中的设计及其动态仿真。后续，根据输出的相应的速度、加速度曲线。力图真实还原凸轮机构在设计中的真实过程。二、实验实训内容本节阐述了虚拟样机技术和ADAMS软件的特点及其应用，以凸轮机构为研究对象，对其进行运动学分析。主要运用我们学习过的机械原理等理论知识对机构进行运动学的相关理论计算；利用ADAMS软件在图形显示方面的优势，采用其基本模块ADAMS/View(界面模块)进行一系列建模、运动分析和动态模拟仿真工作，验证模型的正确性，并对机构在整个周期内的可行性进行计算分析，记录相应信息，输出所需要的位置、速度、加速度等曲线与理论结果比较，充分展现虚拟样机技术的优越性，为虚拟样机技术的深入研究打下基础。三、实验实训材料设备及条件计算机（ADAMS2012 ）四、实验实训要求如下图所示为一偏心尖顶盘形凸轮机构，试建立该凸轮机构的虚拟样机模型并分析从动件的运动规律。五、实验实训方法与步骤5.1 创建凸轮单击 Arc 工具按钮，按下图参数创建一个圆，并将圆心设定在原点（0,0,0）位置。按3-2下图设定圆的segment count为50。单击Extruusion工具按钮，将圆线按下图参数拉伸凸轮实体。并修改凸轮名称为CAM。5.2 创建从动件单击Frustum工具按钮，按下图参数创建从动件尖部（圆台）。并将圆心设定在原点（0,0,0）位置。单击Cylinder工具按钮，按下图参数创建从动件圆柱部分。并将起始位设定在原点圆台上中心位置。并修改从动件名称为FOLLOWER。选择FOLLOWER从动件，单击edit工具中按钮Move，按下图参数移动从动件至圆最上像点。5.3 创建约束副5.3.1 创建旋转副和移动副单击Revolute Joint工具按钮，按下图参数创建凸轮与大地旋转副，并旋转中心位设定在（-20,0,0）位置。单击Translation Joint工具按钮，按下图参数创建从动件与大地移动副，并设定运动方向为Y方向。5.3.2 创建凸轮高副单击Point-Curve Constraint工具按钮，按下图参数创建凸轮曲线与从动件尖点之间凸轮高副。5.4 施加运动载荷单击Rotational Joint Motion工具按钮，按下图参数施加凸轮驱动。5.5 仿真结果及后处理单击Simulation工具按钮，按下图参数设定运动时间以及步长。单击PostProcessor工具按钮，按下图输出从动件的速度、位移以及加速度曲线。实验三 基于ADAMS的桁架内力分析实验一、实验实训目的以经典平面桁架为主要研究内容为，利用ADAMS软件对其进行快速建模以及进行静力学计算分析。根据输出各杆件的受力值，并与理论计算出理论内力值对比，从而可直接判断各杆件受压或受拉情况，并力图真实还原平面桁架在设计中的真实过程。二、实验实训内容根据平面桁架的力学模型，利用ADAMS软件自身建模功能建立该经典平面桁架的的力学模型，并施加相应的力载荷，从而得出各杆件的受力情况。三、实验实训材料设备及条件计算机（ADAMS2012）四、实验实训要求桁架受力如图所示，已知F110KN，F2F320KN,a2m，试求桁架4、5、6、10各杆的内力。五、实验实训方法与步骤5.1、解析解首先取节点为研究对象，根据汇交力系的平衡，可以求出七杆受压，其大小为20KN；接着对整体分析，可以求出A、B两点的约束力。然后使用截面法，用一个载面通过4，5，7，10四根杆件，取右边为研究对象，此时，该研究对象上只有4，5，10三根杆件的内力三个未知数，可以列出三个方程式求解。F421.83KN，F516.73KN，F7-20KN，F10-43.66KN5.2、建模分析这里杆件的数目增加到13根，成为物系的平衡问题。而由于结构的特殊性，它成为桁架。对于桁架，使用节点法可以求解所有杆件的内力，而载面法则主要用于求解某几根杆的内力。对于这类较复杂的问题，Adams是强有力的分析工具，只需要使用坐标点迅速地创建所有节点，然后每两个节点之间用连杆进行连接，在加力以后进行静力学仿真，就可以迅速得到需要的解。设A点是坐标原点，则根据图中尺寸，可以得到各个点的坐标如表21所列。对象XY对象XYA00E30B40F1-1C10G2-1D20H3-1基于上述坐标，使用表格编辑器创建坐标点，然后连接坐标点创建连杆而得到桁架。5.3、Adams的仿真过程（一）启动并设置工作环境（1）启动Adams2012，选择New Model.（2）在出现的Creste New Model对话框中进行设置，如图所示。即：模型名为Truss，不考虑重力，长度单位取m。（3）设置工作网格。为了便于观察模型，设置工作网格。从主菜单 Setting Working Grid打开工作网格设置对话框，设置如图所示。（4）设置图标大小。为了便于观察模型，设置图标大小，主要是设置好运动副以及坐标点的图标大小。从主菜单 Settings Icons打开图标设置对话框，设置图标的尺寸为0.25，即为网格间距的四分之一。（二）建模1.创建坐标点从主菜单 Tools Table Editor打开表格编辑器，依次创建八个坐标点如图所示。则主窗口中出现八个坐标点如图所示。为便于后面提取数据，对上述八个节点重命名，重命名后再打开表格编辑器，结果如图所示。2.创建连杆从功能区 Bodies Solids组中“双击”选择（），修改属性栏如图所示（注意是“双击”，它意味着可以连续建模多根连杆）。将连杆的宽度和厚度设置为0.1m,其长度通过在主窗口中选择各坐标点来确定。按照题中杆件的序号，依次连接各坐标点得到13根杆件，结果如图所示。注意：Adams/view是从PART_2开始编号的，我们展开模型树 Bodies PART_2会发现，结果如图所示。这里的LINK_1对应着题图中的杆件1。因此，按照上面的建模次序，PART_7对应着图中的杆件6，依次类推。由于我们是按照顺序建模二力杆的，根据PART的名称可以很容易地知道它所地应的杆个就是PART后面的序号减一所得的连杆，所以不需要对杆件重命名。3.创建约束1）创建杆件之间的转动副这些转动副都发生在相邻的两根杆件之间，而且其转轴都垂直于工作面，所以可以成批地创建。A点只有一个转动副，发生在杆件1和杆件2之间；C点有3个转动副，分别发生在杆件2和杆件3之间，杆件2和杆件5之间，杆件2 杆件6之间；由于C点连接了4根杆件，它有3个转动副，因此在一个节点处，如果它连接了N根杆件，则转动副的数目是N1，请读者建模时不要遗漏。总之，这八个节点处转动副的数目开表所列，总计有18个转动副。节点名称ABCDEFGH总计转动副数目1132324218在每个节点处创建转动副时，对于每个转动副，Adams都要求用户选择是哪两根杆件相连接。为避免遗漏，建议都用某根杆件与其他杆件相连。2）创建桁架与地面之间的运动副在A点创建转动副以建模固定铰支座；在B点创建滚动支座。其建模方法同3.2.1节的简支梁建模，不再赘述。其中，在A点创建转动副时，构成转动副的一个物体是地面，另外一个物体在杆件1和2中任选一个；B点同理。经过上述建模过程，一共得到15 个构件，其中有13根杆件，1个球体（表达滚动支座），1个是地面；得到21个运动副，其中桁架内部18个转动副，表达固定铰支座 1个转动副，1个转动副和1个移支副表达滚动支座。展开模型树 Bodies和模型树 Connectors，如图所示。4.创建力1）在C点施加集中力F1从功能区 Forces Applied Forces组中选择单元素力,在属性栏中设置力的大小为10000，其他项保持默认设置。然后选择在C点互联的四根杆件之一作为加力物体，再选择C点作为力的作用点，最后在C点选择一根垂直向下和坐标轴作为加力方向，则得到结果如图所示。2）在D点施加集中力F2用类似的方式创建F2，大小为20KN，如图所示。3）在E点施加集中力F3该力的方向是倾斜的，这里使用三元素力来创建之。从功能区 Forces Applied Forces组中选择三元素力，属性栏中的设置如图所示。然后任选与E点相连的四根杆件之一为作用物体，再选地面作为第二物体，再选E点作为力的作用点，则同三元素力，结果如图所示。在弹出来的力的修改对话框中进行设置，如图所示。其中： 是作物体，这里选择的是PART_11，即连杆10。 是反作用物体，为地面。说明对于力的定义是用函数形式给出的。该力的X分量大小，为-20000*sin(30d)。其中的sin（）是Adams/View的内部函数。该力的Y分量大小，为-20000*cos(30d)。其中的cos（）是Adams/View的内部函数。 该力的Z分量大小，为零。（三）仿真从功能区 Simulation Simulate组中选择交互仿真 ，在弹出的仿真控制对话框中选择静平衡计算按钮，计算很快结束。（四）后处理下面创建四个测量以分别提取二力杆受的力。在Adams/View中，并没有提供直接求二杆内力的方法，但是它提供了一种方法，可以得到某个物体在某点处受力的总，而不管在该位置处有多少个坐标点。显然，这正是我们所需要的。二力杆在杆端可能与许多杆件相连，但是它受到所有这些杆件的力的总和正是二杆受到的外力，这也正是我们要求的二力杆的内力。考察图347中的杆4，它在F和G点与其他直件相连。从理论上，杆件4在F点受到的力的总和与杆件在G点受到的力的总和应该是一样的，它们是平衡力。所以，对于杆件4，取F点和G点都是一样的。另外，在创建点的力测量时，Adams/View需要首先选择对象，我们只能选择杆年上的某个坐标点作为对象。以杆件4为例，在其F点处得叠着许多坐标点，此时，应该选择哪个坐标点来创建测量呢？答案是，任何一个都可以。既然如此，在求杆件4和5的内力时，我们可以都选择D点处的某个坐标点创建力的测量。下面以杆件4为例来说明创建力的测量的方法。展开模型树 Bodies PART_5,它就是连杆4.此时，可以发现其下面有六个坐标点。依次单击各个坐标点，会注意到主窗中对应的坐标点变亮，这就是主窗口与之对应的坐标点，我们会看到这些坐标点有的在杆件4的右端，有的在左端。这里选择右端点中的某一个坐标点，右击该坐标点，在其弹出菜单中Measure，而在弹出的点测量中进行设置，如图所示。其中：该测量点的名字，这里输入的是.Truss.F4,即杆件4受到的力。测量特征，为Sum of Forces On Body at Location,即此位置处该物体受到的总力。这是最重要的一个选项。指要测量力的大小，而非某个分量。指受力物体是杆件4。指定要创建Srip Chart。按OK确定后，就可以得到杆件4的内力。按照类似的方式可以依次得到杆件5，7，10的内力。其测量结果如图所示。五、讨论从仿真得到的测量图可以知道：F421.83KN，F516.73KN，F720KN，F1043.66KN而从解析式的方法得到的解为F421.83KN，F516.73KN，F7-20KN，F10-43.66KN显然，对应杆件力的大小是一致的，但是解析解中有正负号的区别，而仿真中得到的全部是正数，这是因为仿真中只能取出该点的总力。那么能否进一步判断出杆件受到的是拉力还是压力呢？这是可以的。以杆件5为例，可以分别取出它在G点处力总和的水平分量F5X，如果该分量是正数，则意味着杆件5是受拉的，否则就受压。为了考察杆件5受力情况，这里再次在5杆的G点任意取一上点，考察其X方向的受力状况如图所示。其中：指明该测量是杆件5受力的X分量。是在此位置处该物体受到的总力。指明是总力的X分量。指明是杆件5的受力。则得到的测量如图所示。可见，该力为正，意味着其方向与全局坐标系X轴的正方向相反，因此该分力水平向右，所以杆件5受拉。用类似的方式，可以考察杆件7的Y方向测量，得到其Y方向结果如图所示。可以看到其大小为负数，意味着其方向与全局坐标系Y轴的正方向相反，即垂直向下，因此杆件受到压缩。对于4杆和10杆，判断的方式类似，不现赘述。显然，上述建模方法需要观察分量的方向，才能判断内力的正负。下节的空间桁架的例子我们会使用另外一个方法来建模，从中可以直接得到内力的正负值。六、小结要建模平面桁架，使用表格编辑器先创建所有的坐标点，然后再连接成连杆是合适的方式。在某个节点处创建转动副时，如果一个节点连接了N根杆件，则要创建N1个转动副。如果一个力是倾斜的，使用三元素力来创建，并需要在其分量中用表达式来表达其值。可以在杆件任何一个端点的任何一个坐标点处，通过计算该位置处的力的总和，以得到该杆的内力。但是这只能得到力的大小。为了确定力的方向，可以进一步取得该点力的分量。通过该分量的正负来判断杆件是受拉还是受压。实验四 基于ADAMS的一对直齿轮啮合运动学分析实验一、实验实训目标主要研究内容为一对直齿轮在adams中的设计及其动态仿真。后续，根据输出的相应连杆的角速度曲线。力图真实还原一对直齿轮在设计中的真实过程。二、实验实训内容本节阐述了虚拟样机技术和ADAMS软件的特点及其应用，以一对直齿轮为研究对象，对其进行运动学分析。主要运用我们学习过的机械原理等理论知识对齿轮进行运动学的相关理论计算；利用ADAMS软件在图形显示方面的优势，采用其基本模块ADAMS/View(界面模块)进行一系列建模、运动分析和动态模拟仿真工作，验证模型的正确性，并对直齿轮啮合运动在整个周期内的可行性进行计算分析，记录相应信息，输出所需要的位速度曲线，充分展现虚拟样机技术的优越性，为虚拟样机技术的深入研究打下基础。三、实验实训材料设备及条件计算机（SOLIDWORKS ADAMS2012 Proe）四、实验实训要求如下图所示为一对直齿轮啮合模型，其中标准大齿轮齿数为40，模数为2，标准小齿轮齿数为20，模数为2。通过SOLIDWORKS或者Proe进行建立模型并另存为x_t格式。试建立该直齿轮啮合运动的虚拟样机模型并分析从动齿轮的运动规律。五、实验实训方法与步骤5.1 准备双击单面图标Adams/View进入界面，在Model name中输入CL，如下图所示，单击“OK”按钮进入ADAMS主界面。5.2 导入齿轮模型点击菜单栏中File中Import，进入File Import的菜单栏中，其中File To Read就是齿轮x_t文件保存位置，按下图导入齿轮模型。点击菜单栏中View中Pre_Set选择六个方位合适将齿轮模型放正；点击菜单栏中View中Render_Model中Solid Fill。并将大齿轮更名为ZDL，小齿轮更名为CDL。5.3 创建约束副单击Revolute Joint工具按钮，按下图参数创建ZDL与大地旋转副，并旋转中心位设定在大齿轮质心位置位置，方向沿X轴方向。注意：应先选择ZDL，然后再选择大地ground。单击Revolute Joint工具按钮，按下图参数创建CDL与大地旋转副，并旋转中心位设定在小齿轮质心位置位置，方向沿X轴方向。注意：应先选择ZDL，然后再选择大地ground。5.4创建齿轮副5.4.1创建一个共同速度的Marker点模型中单击ZDL，鼠标移动齿轮中间位置左击后，选择ZDL_MARKER_3然后选择Modify，进入Marker Modify界面，记录下坐标点（-17.059，0，-60）。用同样办法查出CDL中Marker_2的坐标点（-17.059，0，0）。从而求出共同速度的Marker点坐标（-17.059，0，-20）。单击Marker工具按钮，按下图参数在大地上新建一个共同速度的Marker_6。注意：该点Marker_6的坐标轴Z轴应沿公共速度方向。5.4.2创建齿轮副单击Constraint Create Complex Joint Gear工具按钮，其中Joint Name栏中左击Joint中Pick分别捕捉Joint1 Joint2；Common Velocity Marker栏中左击Marker中Pick捕捉Marker_6；点击“OK”完成齿轮副建立。5.5 施加运动载荷单击Rotational Joint Motion工具按钮，按下图参数施加Jiont1的角速度为30。/S驱动。5.6 仿真结果及后处理单击Simulation工具按钮，按下图参数设定运动时间以及步长。单击PostProcessor工具按钮，按下图输出从动齿轮的速度曲线。实验五 基于ADAMS的周转轮系的运动学仿真实验一、实验实训目的1、掌握把三维软件建模的周转轮系模型的导入到ADAMS软件中相应过程；2、通过掌握定义材料属性、施加驱动，特别加强齿轮副之间如何建立；3、掌握仿真后角速度、线速度、加速度等相关曲线输出，得出相应结构。二、实验实训任内容仿真实验主要是针对标准齿轮的周转轮系，结合Adams分析了周转轮系各齿轮的角速度、线速度以及角加速度的变化规律，同时利用该软件对轮系进行模拟仿真，得到了它们的变化曲线。通过仿真结果与理论分析的比较，验证了理论分析的正确性。最后通过已知条件，把相应的传动比计算了出来。三、实验实训材料设备及条件计算机（Proe Solidworks ADAMS2012 ）四、实验实训要求如下图所示的周转轮系，图a含有冗余约束，图b不含冗余.（1）试计算传动比i3H；（2）试用书中给出的一种方法（包括图解法、解析法、复数法以及运动影响系数法等）写出：该机构各输出构件的位置、速度和加速度方程； （3）利用ADAMS软件对以上结果进行仿真验证；注：由于不含冗余约束的机构是含冗余约束的一种特殊情况，所以在用ADAMS做仿真的时候只做了含有冗余约束的。如此也可以类推不含冗余约束的情况。五、实验实训方法与步骤5.1.1运动描述本机构中齿轮1是固定在机架上的，三个齿轮2分别绕着齿轮1以大小相同的角速度和角加速度匀速转动，在仿真模拟中以齿轮2作为主动轮，内齿轮3也随之做匀速转动。所以，齿轮2和3的角速度、角加速度、线速度等大小不变，方向时刻改变的运动。对于不含冗余约束的b机构，齿轮2仍然为主动轮，齿轮2和3仍然做匀速转动。而含冗余约束和不含冗余约束的两个机构都是一个自由度机构。5.1.2设计理论分析i1H=1H=1H=12ki13H=1-H3-H=1-i1H=-z3z1由此可以算出i1H只要选定z1和k，就可以确定其他的参数。由此从理论上判定邻接条件是否正确，并做好为与仿真比较的准备。5.1.3传动比i3H的计算由单排行星轮系可以得出i31H=3-H1-H=1-i3H=-z1z3所以可以得出题目所求的i3H=1+z1z3=1+1i1H-15.1.4各齿轮之间线速度，角速度，角加速度的关系假设主动齿轮2的分度圆角速度大小为，齿轮2的分度圆半径为r，齿轮3的分度圆的半径为R。则齿轮2的分度圆的线速度大小为v=r对应的法向角加速度为an=v2r易知齿轮3的线速度大小也为v，则其角速度大小为3=vR=rR对应的法向角加速度为a3n=v2R六、ADAMS软件仿真模型的简历和结果的分析6.1仿真模型的建立令各齿轮的模数均为1，齿厚均为6cm，齿轮1的轮数为20.进而可以确定其他齿轮的参数，如下图为在ADAMS里仿真出来的效果。6.2运动结果的分析验证6.2.1齿轮设计验证在给定z1=20后，可以确定i1H=6，k=3，带入z1：z2：z3：N=z1：（i1H-2)2z1:（i1H-1)z1:i1Hkz1中后得z1：z2：z3：N=z1：2z1：5z1：2z1所以z2=40，z3=100按照上述参数进行啮合并添加转动副，移动副及其他的运动约束，并给主动齿轮2一定的角速度后，机构可以顺利转动起来。所以仿真模拟的结果和理论分析的结果是一致的。6.2.2传动比i3H根据上述给定的参数得知i1H=6，又由i3H=1+z1z3=1+1i1H-1得i3H=1+20520=1+16-1=1.26.2.3速度仿真验证给定主动齿轮2一个初速度大小，则其变化如下图所示：则引起的三脚架H的对应速度的变化为如下图所示：以及齿轮3的速度大小的图像，下图所示：由速度图像可知，各运动构建均以恒定的速度大小转动，故其速度大小的图像为一条直线，而方向则相切于圆形轮廓并指向其运动方向。不含冗余约束的机构也同样满足。6.3结论通过这次的仿真模拟实验，让我对机械软件如solidworks，AutoCAD和Adams等有了进一步熟悉和运用，以及进一步引起了对这些画图软件和仿真软件的重视。这些软件在现在的工业生产中有着举足轻重的作用和良好的工业效益。同时通过实验和理论分析相结合，使我对机械原理的理论知识有了更深的印象。在设计到应用时，由于在这方面接触甚少，所以不得不借鉴有些书籍和大量的网络资源。希望以后能有更多的机会去了解机械方面的实际生产过程和市场需求。实验六 基于ADAMS的一对齿轮啮合两种运动学及动力学分析对比实验一、实验实训目标主要研究内容为一对直齿轮在adams中的设计及其动态仿真。后续，根据输出的相应连杆的速度、摩擦力曲线。力图真实还原一对直齿轮在设计中的真实过程。二、实验实训内容本节阐述了虚拟样机技术和ADAMS软件的特点及其应用，以一对直齿轮为研究对象，对其进行运动学及动力学分析。主要运用我们学习过的机械原理等理论知识对齿轮进行运动学及动力学的相关理论计算；利用ADAMS软件在图形显示方面的优势，采用其基本模块ADAMS/View(界面模块)进行一系列建模、运动分析和动态模拟仿真工作，验证模型的正确性，并对直齿轮啮合运动在整个周期内的可行性进行计算分析，记录相应信息，输出所需要的位速度、摩擦力曲线，充分展现虚拟样机技术的优越性，为虚拟样机技术的深入研究打下基础。三、实验实训材料设备及条件计算机（SOLIDWORKS ADAMS2012 Proe）四、实验实训要求如下图所示为一对直齿轮啮合模型，其中标准大齿轮齿数为40，模数为2，标准小齿轮齿数为20，模数为2。通过SOLIDWORKS或者Proe进行建立模型并另存为x_t格式。试建立该直齿轮啮合运动的虚拟样机模型并分析从动齿轮的运动及动力规律。五、实验实训方法与步骤5.1 准备双击单面图标Adams/View进入界面，在Model name中输入CL，如下图所示，单击“OK”按钮进入ADAMS主界面。5.2 导入齿轮模型点击菜单栏中File中Import，进入File Import的菜单栏中，其中File To Read就是齿轮x_t文件保存位置，按下图导入齿轮模型。点击菜单栏中View中Pre_Set选择六个方位合适将齿轮模型放正；点击菜单栏中View中Render_Model中Solid Fill。并将大齿轮更名为ZDL，小齿轮更名为CDL。5.3 创建约束副单击Revolute Joint工具按钮，按下图参数创建ZDL与大地旋转副，并旋转中心位设定在大齿轮质心位置位置，方向沿X轴方向。注意：应先选择ZDL，然后再选择大地ground。单击Revolute Joint工具按钮，按下图参数创建CDL与大地旋转副，并旋转中心位设定在小齿轮质心位置位置，方向沿X轴方向。注意：应先选择ZDL，然后再选择大地ground。5.4 施加运动载荷单击Rotational Joint Motion工具按钮，按下图参数施加Jiont1的角速度为30。/S驱动。5.5 施加齿轮接触力载荷单击Create Contact工具按钮，其中I Solid(s)栏中左击Contact_Solid 中Pick捕捉SOLID1；J Solid(s)栏中左击Contact_Solid 中Pick捕捉SOLID2；点击“OK”完成齿轮接触力载荷建立。5.6 仿真结果及后处理单击Simulation工具按钮，按下图参数设定运动时间以及步长。单击PostProcessor工具按钮，按下图输出从动齿轮的角速度曲线，以及接触力曲线。实验七 基于ADAMS的斜齿轮啮合运动学及动力学分析一、实验实训目标以简单一对标准斜齿圆柱齿轮啮合为主要研究内容为，利用ADAMS软件中自带的齿轮传动模块进行相应斜齿轮传动模型的建立并进行动态仿真。根据输出从动齿轮的角速度曲线图并对比，更能力图真实还原标准斜齿圆柱齿轮传动的真实过程。二、实验实训内容根据给出标准斜齿圆柱齿轮相应参数（齿数、模数），利用ADAMS软件中自带的齿轮传动模块进行相应斜齿轮传动模型的建立并进行动态仿真。自动施加相应的约束、载荷（摩擦力）以及驱动，从而得出各齿轮的角速度曲线图以及轴向力、径向力、切向力，并与理论计算进行误差分析。三、实验实训材料设备及条件计算机（ADAMS2012）四、实验实训要求一、问题描述 球磨机用单级减速器的一对斜齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮传递额定功率P9.5KW，小齿轮转速n1730r/min，传动比是i3.11，单向运转，满载工作时间是35000h，传动比误差不超过5%。试设计该齿轮机构，并进行动力学和静力学的计算。二、问题分析使用三维机械设计软件输入上述参数，并选定某些系数后进行计算，得到的结果如下：公共参数：模数m=3mm；压力角20；螺旋角84751。 齿数Z141，Z2127；齿宽b175mm,b2=68mm;中心距a=170mm。首先根据以上参数在Adams/View中建模此斜齿轮机构，做动力分析。然后修改参数做静力学分析，其目的是计算齿轮力。五、实验实训方法与步骤5.1创建新模型打开Adams2012，创建一个新模型，设置模型名称为HelicalGear，重力方向是Y方向，单位是。5.2使用齿轮向导创建齿轮机构从功能区achineryGear中创建齿轮副按钮打开齿轮向导，下面操作均在齿轮向导中进行。 选择齿轮机构的类型在上述对话框中，从下拉列表中选择Helical，即要创建斜齿轮机构。选择ext进入下一步。 选择创建齿轮的方法在上述对话框中，从下拉列表框中Simplified，即用简化法创建斜齿轮机构。该解析法计算齿轮力和后坐力，不考虑摩擦，计算速度很快。对于建模一般的齿轮机构是足够的。选择ext进入下一步。 输入齿轮的几何参数该对话框用于确定两具齿轮的几何参数。其中：（）用于输入公共的参数，包括模数、压力角、螺旋角，以及齿轮的轴线方向；（）用于输入齿轮1的几何参数；（）用于输入齿轮的几何参数。更进一步地，在（）区中： 输入模数，这里模数是； 输入压力角，这里是； 输入螺旋角，这里是847518.7975； 齿轮轴线的方向，这里选择Z轴方向；在（）区中： 创建一个新齿轮，而非使用已经创建好的齿轮； 该齿轮的名字叫Driver； 齿轮轴要经过点（，）； 要创建几何体； 该齿轮的齿数是，它来自前设计的结果； 该齿轮的宽度是，它来看碟前面设计的结果； 该齿轮中间有一个孔，孔的半径是mm。在（）区中： 该齿轮的名字叫Driven； 该齿轮是一个外齿轮； 该齿轮轴经过点（170，0，0），其中来自于前面计算得到的中心距； 要创建几何体； 该齿轮的齿数是，它来自前面设计的结果； 该齿轮的宽度是，它来自前面设计的结果； 该齿轮中间有一个孔，孔的半径是mm。 几何设置。单击该按钮，弹出图所示的对话框。它主要用于确定齿轮在绘制轮廓时候的精细程度。其中： 轮廓点的数目。确定半个齿廓上点的数目，Adams会基于这几个关键来使用曲线拟合的方式绘制出半个齿廓，然后镜像得另外一半齿廓。该数值越大，齿廓会越精确，但是绘制更耗费时间。21 确定在齿宽方向把齿轮分为多少层。分层越多齿廓会越精确，但是建模会更耗费时间。按下退出该几何设置对话框，再按ext进入下一步骤。.输入齿轮的材料参数在图中： 第一页是对齿轮的设置； 说明基于齿轮的几何体密度来确定该齿轮的质量； 指明该齿轮的刻度是7.801E-006，这是钢材的密度； 进入到齿轮的设置页，其内容与齿轮的设置相同； 关于接触的设置。选择ext赶往下一步。 确定齿轮与外界的连接方式在图中： 第一页是对齿轮上的设置； 说明齿轮是与外是通过转动副连接的； 说明齿轮是与地面发生连接的； 第二页是对齿轮的设置，其内容与齿轮的设置相同。选择ext下一步。.完成齿轮创建该对话框说明，对于该齿轮机构，dams需要知道的参数都已经搜集完了，下面就要开始创建该齿轮机构，这可能要花费一点时间，请按inish按钮开始创建。按下inish后，该齿轮创建向导结束，不久以后，齿轮机构被创建，如图所示。浏览该模型。从模型树中可以看到，在Bodies,Connectors以及Motions下面，都没有模型创建的痕迹。而在esr Systems（齿轮系统）下面，多出了一个对象：river_1_Driven_1_1，就是刚才创建的齿轮机构。右键选择该对象，在弹出的快捷菜单中，可以对之进行修改、删除等操作。此外，在模型树BodiesGround下面，新出现了八个坐标点，读者可以仔细考察其含义。5.3施加转动驱动使用了上述齿轮创建向导后，只是创建了齿轮的几何体，并创建了齿轮与地面之间的转动副，但是还没有施加运动驱动。首先，计算小齿轮的转速，由于本例取的角度单位是（），而时间单位是s，需要把已知的小齿轮速度进行转换，即从功能区otionsJoint Motions组中选择旋转驱动，在属性栏中设置转速为（），然后在主窗口中选择小齿轮与地面之间的转动副，创建结果如图所示。5.4仿真这里做动力学仿真，要让小齿轮转一圈。其仿真时间应该为 从功能区otionsJoint Motions组中选择交互仿真，在弹出的仿真控制对话框中进行设置，如图所示。设置完毕后，按下运行仿真。5.5后处理对于本问题，已知小齿轮的角速度，可以计算出大齿轮的角速度如下：下面进入后处理程序中，考察大齿轮的角速度是否与上述结果一致。按下进入Adams/Postprocessor是进行后处理，提取所需要的数据。在该控制面板中依次选择如下：（epuests）(+Last_Run)(REO_SIMPLIFIED_Driver_1_Driven_1_1)(Omega_Gear_1)(Surf),其含义是要查看dams自动为该齿轮机构所创建的请求（Requests）中小齿轮的角速度曲线。在urf前面的选择框内打勾后，则该关系曲线被添加到视图中，如图所示。其大小是4380，即4380。/s，这是给定的小齿轮转速。可见，小齿轮的确在按照给定的速度在匀速转动。再查看大齿轮的转速。在该控制面板中依次选择如下：（Requests）(+Last_Run) (REO_SIMPLIFIED_Driver_1_Driven_1_1)(Omega_Gear_2) (Surf)，其含义是要查看Adams自动为该齿轮机构所创建的请求（Requests）中大齿轮的角速度曲线。在Surf前面