机构虚拟设计与仿真实验指导书

班级：学号：姓名：武汉科技大学机械自动化学院机械实验示范中心机构虚拟设计与仿真实验指导书一、 实验目的机构虚拟设计与仿真实验利用工程软件ADAMS解决机构类型设计、尺寸设计、运动与动力学仿真等工程技术问题，通过虚拟设计与实验，深入了解机械工程人才必须掌握的一些基本知识和技能，对虚拟样机技术在机构设计中的应用有一个较全面的认识，对机构设计中的一些具体问题能提出解决的方法和途径。二、 ADAMS软件功能ADAMS是世界上应用广泛的机械系统动力学仿真分析软件，为用户提供了一个集建模、求解、可视化技术于一体的虚拟样机环境。利用该软件，可以建立和测试虚拟样机，实现在计算机上仿真分析复杂机械系统的性能。三、 实验内容1. 自拟一个机构设计题目（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构或组合机构等），在ADAMS软件平台上建模；2. 进行机构的类型设计、尺寸设计；3. 进行机构的运动性能分析与仿真；4. 输出机构仿真曲线结果与动画文件。四、 操作步骤和方法1. 熟悉ADAMS软件的特点、基本功能与操作界面；2. 自拟机构原型，在ADAMS/View窗口中建立机构模型，对于复杂机构，可在三维造型软件中建模再导入ADAMS；3. 设置各构件属性，建立铰链点，加上外力和动力元件；4. 对建立的机构模型进行运动和动力学仿真；5. 利用仿真软件将仿真结果保存下来，并输出动画文件。五、 实验报告实验报告主要内容有：实验目的、实验要求、实验结果与分析、机构模型图、机构已知参数（包括尺寸、质量、材料等）、机构运动与动力学仿真结果、结果分析。六、 思考题1. 利用ADAMS进行虚拟样机设计与仿真的一般流程是什么？2. 在连杆设计中，如何保证各杆的长度为圆整数值？3. 怎样造出凸轮的轮廓？4. ADAMS软件与哪些工程软件有接口，主要实现什么功能?ADAMS示例机构操作流程1. 运行ADAMS：在启动界面中选择“创建一个新模型（Create a new model）”，指定启动位置（Start in）为硬盘上的一个位置，文件夹路径中不能采用中文名字。给模型起一个名字，例如设计一个六杆机构，起名“sixrod”。点击“OK”进入界面。2. 建立几何模型：选中工具栏面板上的连杆，将下面的参数栏中的宽度（width）复选框选中，把宽度固定为4cm；用鼠标在界面上点击确定连杆的两个端点，建立连杆的线框模型，如图依次创建四个连杆；在工具栏面板连杆上右键单击，弹出模型浮动式工具栏，从中用左键选中滑块（Box），用鼠标在界面上点击确定滑块的左上顶点和右下顶点，建立滑块的线框模型，这样整个六杆机构的几何模型就建立好了（机架不用建模）。 3. 定义运动副：在工具栏面板中选择运动副（joint）中的转动副（Revolute），需要指定2个物体和一个位置来定义一个转动副。首先鼠标左键选择曲柄，然后在空白区域点击选择机架（或称为地面ground），再指定曲柄下方的铰链点定义转动副。同理将连杆和曲柄，摇杆和连杆，滑块和连接杆之间等都定义为转动副。如下图所示。再定义滑块和地面之间的移动副：在工具栏面板中选择运动副（joint）中的移动副（Translational），需要指定2个物体和一个位置来定义一个移动副。首先鼠标左键选择滑块，然后在空白区域点击选择机架（或称为地面ground），再选择滑块下方的一个角点将显示的箭头方向指定为水平方向（即滑块沿水平方向在地面上左右移动）。 4. 施加运动：在工具栏面板中选择转动副运动（Rotational joint motion），选择曲柄与地面相连的转动副，单击鼠标，则在此转动副处添加了一个输入运动，可以修改运动方向和角速度等值。此时仿真模型已建立完毕，点击工具栏最下方的“Render”按钮渲染模型，使之从线框模型变为三维实体模型。 5. 运动仿真：在工具栏面板中选择仿真控件（Interactive simulation controls），在仿真时间（End time）参数框内输入“50”（单位为秒），在仿真步数（Steps）参数框内输入“2000”（即整个50s的动画由2000帧图片所组成，步数越多，动画越精细，但同时消耗系统资源也越多）。然后点击“Start”按钮开始运动仿真。 6. 测量运动参数：在菜单栏中依次选择“BuildMeasureAngleNew”，弹出角度测量对话框，选出所欲测量角度（传动角）的三个标记点，在“First marker”参数框中点击右键，选择markerpick（拾取），然后鼠标左键单击选择连杆的中点；在在“Middle marker”参数框中点击右键，选择markerpick（拾取），然后鼠标左键单击选择连杆与摇杆的连接点；在“Last marker”参数框中点击右键，选择markerpick（拾取），然后鼠标左键单击选择摇杆的中点，点击“OK”按钮，则显示出传动角随时间的变化曲线。同理，先鼠标单击选中滑块，然后在菜单栏中依次选择“BuildMeasureSelect ObjectNew”，弹出“Part measure” 对话框，可以选择滑块的位移、速度、加速度等参数进行测量。再一次运行仿真，观察运动曲线的动态变化过程。7. 仿真后处理：点击工具栏上的“Plotting”按钮进行后处理（PostProcessor）界面，在下方的measure区域中选择前面已经绘制的运动曲线，点击“Add Curves”将曲线显示在上方的绘图区域，可以继续添加其他的曲线。使用打印屏幕的方式将运动曲线拷贝粘贴到实验报告的文档中。在绘图区域右键单击调出浮动工具栏，单击“Load Animation”调入前面已经定义的运动动画，可以在“Trace Marker”中选择跟踪某个标记点的轨迹。最后将动画录制为avi文件并放置在预先设定的工作文件夹内。机构虚拟设计与仿真实验报告实验日期 年 月 日姓名班级学号题目一、画出机构结构简图，并计算机构自