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歌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，且面接触便于润滑，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。故一般的锻压加工，冲

2、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机构的建模与仿真建模参数的确定在简图1中，设原动件1匀速转动(m=2,z1=20,w=60r/min),齿轮(2m=2,z2=45),各杆件长度为l3=80

3、mm,l4=150mm,l5=98mm。模型的建立通过杆长条件，确立了初始位置的8个点的坐标，通过Adams中的TableEditor写入如图3.1QTableEditorforPointsinPMODEL_1zuizhongbanLoc_KL«_YLdc_ZPOINOli000000POINT2120000POINT_3瓠030000POINT4-10040000POINTL61M040Q00POINTL60000POINTJ«50000.0PQIMT_14由QIQPGQ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端点位置确定在POINT1和POIN

4、T7处分别建立大小齿轮的模型选择MainToolbox中的圆柱模块上创，分别以分度圆直径40mm、90mm,厚度10mm建立齿轮模型，选择国工具，对其翻转，使其在Front面显示为图L"工3.4。选择姑臼工具在两圆的啮合点处建立一个Maker,然后用匿I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。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齿轮配合建杆件建模在MainToolbox中选择工匕I工具（如图3.5）,Link处选择NewPart,宽度和

5、厚度分别为30mm、10mm,依次连接POINT_2j口POINT_3POINT_邵口POINT_5POINT_用口POINTJ6在POINT_6处建立一个滑块（冲压模具），其长宽高分别70.0mm>40.0mm、30.0mm。在连杆与大齿轮，连杆间，连杆与机架处利用与叠建立旋转副，选择查翦工具建立滑块与地面之间的移动副。至此，模型的:二:建立基本完成对小齿轮与地面之间的旋转副施加转动驱动，选择叁J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）。图3.6模型初步建立M-dinT|(1Dem)图3.53.2定义运动I-LengthXWidth|(3

6、Oom)F?DuRihN«wPart图3.73.3仿真分析选才MMainToolbox里面的仿真按钮圜使用提甲勺Default模式仿真，EndTime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4.14.3.1.02.0J,O4.D5.05.07.08.0Dne(sec)-O如2EE£1匚出-JO.D图4.1位移曲线PART8MEA940D.0-300.0200.0100.0D.0-100.0'20000.01.0203.04

7、.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左右达到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，到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动力特性。在ADAMS工作环境下建立模型并进行仿真分析，可以清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，陈作模，葛文杰M.