北航机械原理大作业

1、机械原理课程虚拟样机仿真实验报告机械原理课程虚拟样机仿真实验报告题目：基于ADAMS的牛头刨床机构 运动学分析 姓名： 学号： 班级： 2013年6月1日基于ADAMS的牛头刨床机构的运动学分析北京航空航天大学 能源与动力工程学院摘 要本文主要针对两种不同的牛头刨床机构，理论分析了两种机构运动过程的两个极限位置及各输出构件的位置、速度和加速度的变化规律；具体分析了牛头刨床的机构级数；并利用ADAMS软件对机构进行了建模仿真，得到了各输出构件的加速度、速度和压力角的变化曲线；最后还从加速度、速度及压力角等三方面对于两种牛头刨床机构的优略性进行了分析。关键词： ADAMS；牛头刨床；运动学分析.目

2、 录1.题目要求42.对于图1的基本参数的分析42.1机构运动中极限位置52.2机构运动过程52.3机构运动中各项参数的变化52.4机构运动的级数分析63.对于图2的基本参数的分析73.1机构运动中极限位置73.2机构运动过程73.3机构运动中各项参数的变化84. 对图1的ADAMS软件仿真模型建立及结果分析84.1仿真模型的建立84.2仿真结果分析95. 对图2的ADAMS软件仿真模型建立及结果分析105.1仿真模型的建立105.2仿真结果分析115. 图1与图2机构的差别126. 结束语121.题目要求图1所示为一种常用的牛头刨床机构。从机构组成的观点来看，它属于几级机构，与图2中的机构有

3、何区别？其中，标记蓝色箭头的杆件为主动件，上端的滑块为执行构件。图1 牛头刨床机构图2 牛头刨床机构2.对于图1的基本参数的分析我们可以看到，从题目中给出了两种牛头刨床机构的机构设计，首先先对与图1设计方案中机构运动中极限位置、运动过程及各项参数的变化等方面进行分析。2.1机构运动中极限位置对图1的机构分析可知，其运动过程中有两个极限位置。车刀到达最左边车刀到达最右边杆杆滑块滑块车刀到达最左边杆上面左右两图分别表示的是机构中车刀到达最右边和到达最左边两种情况下的机构示意图。从上图可清楚的看到，当杆与杆相互垂直时，且杆和杆共线是，机构分别到达两个边界位置。2.2机构运动过程这一种机构杆件及滑块的

4、数量较少，结构较简单，运动过程及各项运动参数易分析计算。由上面对于机构运动极限位置的可以看出：杆为曲柄，可以进行周转运动；与杆用转动铰链连接的移动滑块可在杆上滑动；杆为摇杆，可在两极限位置之间摇摆；与杆用转动铰链连接的移动滑块可在水平方向上滑动；杆为主动杆，带动滑块绕杆的固定点做圆周运动，带动杆摆动，进而使滑块在水平方向上移动，达到车削的要求。2.3机构运动中各项参数的变化分析完构件运动中的极限状态及运动的简单过程，接下来对于构件运动的某一时刻的一些具体参数具体分析。下图所示为机构运动到任意时刻的状态图。v机构运动到的某一时刻杆杆滑块滑块如上图，滑块正在做从右至左的水平运动。（为滑块运动过程中

5、的压力角，V为其该时刻运动的速度）。在滑块从右至左做水平运动的过程中，主动杆杆在逆时针运动，带动杆向左摆动，进而驱使滑块从右至左做水平运动。滑块受到来自杆，方向为沿杆的方向。滑块的运动速度方向沿水平方向向左。随着机构的运动，压力角逐渐减小，速度增大。2.4机构运动的级数分析将机构拆成几个基本杆组：=+由图中所示可得，原构件可以拆分为两部分：一部分为原动件，其中包括一根杆和，包含一个转动副，在杆上作用有主动力矩，是一个级杆组；另一部分由其他从动件组成，其中包括两根杆和两个滑块，并包含四个转动副和两个移动副，是一个级杆组。机构的级别以组成机构的基本杆组的最高级别命名。机构中包含一个级杆组和一个级杆

6、组。因为级杆组的级别比级杆组的级别要高，所以机构的级别为级。3.对于图2的基本参数的分析对与图1设计方案中机构运动中极限位置、运动过程及各项参数的变化等方面进行分析。3.1机构运动中极限位置与图1相比，图2只有一根杆改变了。对图2的机构分析可知，其运动过程中也有两个极限位置。滑块滑块车刀到达最右边杆杆滑块车刀到达最左边杆杆滑块3.2机构运动过程这一种机构杆件及滑块的数量较少，结构较简单，运动过程及各项运动参数易分析计算。运动过程与图1类似。3.3机构运动中各项参数的变化分析完构件运动中的极限状态及运动的简单过程，接下来对于构件运动的某一时刻的一些具体参数具体分析。下图所示为机构运动到任意时刻的

7、状态图。v机构运动到的某一时刻杆杆滑块滑块在滑块从右至左做水平运动的过程中，主动杆杆在逆时针运动，带动杆向左摆动，进而驱使滑块从右至左做水平运动。滑块受到来自杆，方向为沿杆的方向。滑块的运动速度方向沿水平方向向左。随着机构的运动，压力角逐渐减小，速度增大。4. 对图1的ADAMS软件仿真模型建立及结果分析4.1仿真模型的建立按图1所示结构建立ADAMS模型：（绿色杆为杆，黄色杆为杆，灰色杆为杆，红色物块为滑块，粉丝杆为滑块）ADAMS机构模型图4.2仿真结果分析利用ADAMS软件构建上面个机构模型，并通过仿真模型得到滑块的运动速度、加速度及压力角。滑块的加速度滑块的速度滑块的压力角从滑块的加速

8、度和速度的曲线可以看出。滑块运动时速度和加速度很不稳定。从滑块的压力角曲线得到其压力角较大，运动情况十分不佳。5. 对图2的ADAMS软件仿真模型建立及结果分析5.1仿真模型的建立按图2所示结构建立ADAMS模型：ADAMS机构模型图5.2仿真结果分析利用ADAMS软件构建上面个机构模型，并通过仿真模型得到滑块的运动速度、加速度及压力角。滑块的加速度滑块的速度滑块的压力角由上面给出加速度，速度及压力角的曲线可知：滑块在工作时运动速度十分平稳，车出的成果十分平滑；滑块在撤回时速度较高，可以节省工作时间，提高了工作效率；工作时压力角较小，工作十分顺畅。5. 图1与图2机构的差别由上面的分析可知图1与图2机构的差别：1.在车刀前进时，图1设计中加速度不稳定，影响车刀的工作成果；然而图2设计中加速度稳定，车刀的工作成果较好。2.当车刀退后时，图2的速度比图1的大许多，更加节省了工作时间、提高效率。3.图2工作中车刀所产生的压力角较小，受力与运动方向夹角较小，运动较流畅；而图1压力角较大，工作过程不流畅，可能会产生工作死点，影响工作效果。6. 结束语牛头刨床是一种用于切削平面的加工机床，它是依靠刨床