基于ADAMS的多杆机构运动仿真分析

1、基于ADAM的多杆冲压机构运动仿真分析摘 要：使用Adam救件可以对多杆机构进行建模和运动仿真分析， 同时得出从动件的各类运 动参数。本文建立了一个简化的齿轮多杆冲压机构的模型， 进行了运动仿真，对执行机构的 重要参数并进行了测量和分析，判断该机构的运动是否满足加工特性， 为以后该类机构的设 计工作积累经验。关键词：运动仿真分析；齿轮多杆机构；Adams1引言连杆机构是许多机械上都广泛使用的运动机构。 它的构件运动形式多样，如可 实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动，有着显著的优点如：运动副单位 面积所受压力较小，且面接触便丁润滑，故磨损减小；制造方便，易获得较高的精度 和较大的机械效益等

2、。故一般的锻压加工，冲压加工，插齿加工等都采用了多杆 机构的设计。本文分析的冲压机构在冲制零件时，冲床模具必须先以较大速度冲击样坯， 然后以均匀速度进行挤压成型，模具快速将成品推出型腔，最后，模具以较快速 度完成返回行程。图 1为本文冲压机构简图。图 1 齿轮冲压机构简图2冲压主运动机构及其工作原理齿轮多杆机构的如图 1 所示，构件 1、2为齿轮配合，齿轮 1由电机驱动，连杆 3连接大齿轮和 4、 5、 6 组成的曲柄滑块机构， 当主动齿轮 1转动时， 从而 实现滑块 6冲床模具的直线往复运动。3机构的建模与仿真3.1建模参数确实定在简图 1中，设原动件 1 匀速转动(m=2, z1=20,

3、w=60r/min),齿轮(2m=2,z2=45),各杆件长度为 l3=80mm, l4=150mm, l5=98mm。3.2模型的建立1通过杆长条件，确立了初始位置的 8 个点的坐标，通过 Adams 中的 TableEditor 写入如图 3.1OTable Ed it。for Paints inPMODEL_1 zuizhong ban,I EH11It_/ | 圜|雨|45 9Loc_KL_YLDC_Z口。INHJ0 00000POINT 2120 000POINT_3&00aoo0 0POINT4-100i0 000POINTL61M040 000POINTL624flQ00

4、0.0POINTJE000.0POINT 14450回图 3.1初始位置各构件端点坐标写入后的各端点建模如图 3.2图 3.2 端点位置确定2在 POINT_1 和 POINT_7 处分别建立大小齿轮的模型选择 Main Toolbox 中的圆柱模块蛙建，分别以分度圆直径 40mm、90mm,厚度 10mm 建立齿轮模型，选择 凰工具，对其翻转，使其在 Front 面显示为图 3.4。选择玉工具在两圆的啮合点处建立一个 Maker,然后用型工具在此 Maker 处建立齿轮副，在图 3.3的对话框中分别选择大小齿轮与 Ground 的回转副、之前建立的 Maker点形成完整的齿轮配合如图 3.4

5、。图 3.3 齿轮副参数设置对话框完成后的齿轮配合在加载动力后便可实现啮合转动。图 3.4 齿轮配合建3杆件建模在 Main Toolbox 中选择霆担 I 工具如图 3.5 , Link处选择 New Part,宽度 和厚度分别为 30mm、 10mm， 依次连接 POINT_护日 POINT_3POINT_3ffi POINT_5 POINT_砰日 POINTJ6 在 POINT_6 处建立一个滑块冲压模具，其长宽高分别 70.0mm40.0mm、30.0mm。在连杆与大齿轮，连杆间，连杆与机架处利用 碧 J建立旋转副，选择工具建立滑块与地面之间的移动副。至此，模型的建立根本完成图 3.5

6、图 3.6模型初步建立3.2定义运动对小齿轮与地面之间的旋转副施加转动驱动，选择 詹工具，使小齿轮实 现逆时针回转，角速度为 360d*time 即 60r/min ,逆时针方向3.3仿真分析选择 Main Toolbox 里面的仿真按钮 JHLl,使用提火的 Default 模式仿真,End Time选择为 3,Steps为 600。点击开始仿真按钮 I,进行仿真，可以观察到 机构的运动状况。4机构运动特性仿真完成后，可以对滑块的运动参数进行测量，分别得出其位移、速度、加 速度曲线如图 4.14.3.图 4.1位移曲线O O7 7O.D图 3.7- -O O?EE?UHBCW-JPART8M

7、EA940D.0300.0200.0100.0D.0-100.0200 0-I I I I I I I I I I I I0.01.0203.04.05.D6.07.D3.0Time (sec)图 4.3加速度曲线5结论通过图 4.14.3的位移、速度、加速度曲线分析可以看出该机构在0 到 0.6s时间加速，0.6s左右到达最大速度实现模具冲击，0.6s到 1s速度快速下降，匀 速冲压成型，然后是推挤成品出型腔，2.2s时快速回程，至 U 2.6s 一个周期完成。 说明该机构的设计大致符合冲压机构的工作要求， 但是冲压时刻到匀速冲压减速 过程时间过长，匀速冲压时间过短，该机构的模型还有待后期优化。6结语本文运用 ADAMS 对一齿轮多杆机构进行研究分析，获得了该机构的运动和VIULULU?MIOO-SIA动力特性。在 ADAMS 工作环境下建立模型并进行仿真分析，可以活楚地看到机 构的运动规律和运动特性，得到机构的位移、速度和加速度曲线，而且应用 ADAMS 软件可以求出任意一点的绝对速度、绝对加速度和受力特性。ADAMS软件在分析复杂机构的运动学和动力学特性方面有强大的功能，通过本文对这一简单机构 的研究分析方法，可以对其他复杂机械系统的动态仿真分析提供参考。参考文献1 石端伟.机械动力学M.北京:中国电力出版社，2007.2 孙恒，陈作棋，葛文杰M