Adams空间齿轮曲柄摇杆机构

1、空间锥齿轮曲柄摇杆机构、题目描述分配任务：A3,B8。锥齿轮系作为输入，带动曲柄摇杆机构运动。轮系中1齿轮为主动齿轮，带动齿轮2运动，齿轮3与地面固定，行星架为输出轴，将曲柄连在行星架上就带动了后面的连杆和摇杆运动。A3，B8如下图1所示：图1为了分析的简便，选择3个锥齿轮的参数都一样，模数m=5,Z1=Z2=Z3=20,曲柄长度d1=80，连杆长度d2=120，摇杆长度d3=160，机架长度d4=170，满足曲柄摇杆机构的杆长条件：d1+d4=d2+d3，最长杆作为机架，则有曲柄。、机构的运动简图及自由度机构运动见图如下：W=3*n-2Pl-Ph=3*5-2*6-2=1从上式可以得出，机构在

2、加一个驱动后有确定的运动。三、各个部件的建模由于Adams中建模不是很方便，我们可以采用三维软件建模之后然后导入到Adams中。这样可以节省时间，装配之后可以保证各个部件的位置关系，各个部件在三维软件UG中建立模型装配，建模完成后，输出为Parasolidx_t文件,将该文件导入Adams如下：Model图3给各个部分构件赋予属性，更改名称，这里材料一律选取steel刚材料。添加重力，仿真发现所有构件向下掉，说明属性赋予成功。四、结构约束建立模型成功导入,属性成功赋予之后，接下来就是构件之间约束的建立。齿轮1和行星架之间建立一个转动副，齿轮2和行星架建立一个转动副，齿轮3和行星架建立一个转动副

3、，齿轮3和大地固定住，曲柄和行星架固定，曲柄和连杆建立一个转动副，连杆和摇杆建立一个转动副，摇杆和大地再建一个转动副，关键的是齿轮副的建立，这就需要先建立一对啮合齿轮具有共同速度的Marker点，然后才能正确的建立齿轮副，齿轮1和齿轮2，齿轮2和齿轮3各建一个齿轮副，这样各约束已经完全建立。建立的过程中，每建立一个约束最好仿真一下，这样的勺运动要.求veriziedsuecesszul1yCPQ2013okBrowseGroupsFilters,RKER59确保建立约束的正确性。约束建立后的模型如下图4所示：|CPQ2013ok的勺运动要.求veriziedsuecesszul1y的勺运动要.

4、求veriziedsuecesszul1y.MARKER60葫JOINT,JOINT_8JOINT_7JOINT_6JOINT_4議JOINT5+Motions+-ForcesElements+-Measures1制AHKER,MARKER_57Xh_44区一61+Bodies-Connectors的勺运动要.求veriziedsuecesszul1yIARKER3,cApplyParentChildrenModifyII-VerboseClearReadfromFileSavetoFile+DesignVmi日blew+ChainSystems+BeltSystems+-GearSystem

5、s+:Simulations+AllOther之后modelverify查看QInformation的勺运动要.求veriziedsuecesszul1yThereare3redundantconstzainteqiiat：i口zi勻-VE&IFZMODZL:.CPQE013okGrueblRi:匚口untapproximat：edegreesorfzeedem)MovingParts(notincludingground)Eievoluta口ititmThi3u口nmtraint:unnecaaaarilyremoveathiaDOF:Mod.CPQ2013ok.JOINT_9.CPQ201

6、3ak.JOINT_4.CPQ2013ok.JOINT_4(RevoluteJoint)RotationBetweenZi呂j(FixedJoint)RotationBetweenZiXj亍二:图5Modelverified图二二二三三；三三二、:二迂elverifiedsuccessfully个自由度，说明模型约束建立合理且能满足所需2FixedJoints2Gears1DegreesofFreed口mforCPQ2013ok五、机构分析目的要分析机构的传动比特性（输出速度/输入速度）、机械利益特性（输出力/输入力）、机械效率特性（输出功率/输入功率）。按下面“六、七、八、九”所述的方法进行

7、分析取得这些分析结果。在这个模型中，我们需要分析的传动比特性是输出角速度/输入角速度，机械利益特性是输出力矩/输入力矩。六、机构运动分析在机构中选择一齿轮1作原动件，对其施加一个motion，使得角速度为30度/s。对机构作运动分析，取得机构末端从动件摇杆的角位移及角速度一个周期的变化曲线。摇杆的质心角速度图如图6所示：的勺运动要.求veriziedsuecesszul1y的勺运动要.求veriziedsuecesszul1y图6摇杆质心角速度图由于Adams里面没有角位移的测量项，则需要对角速度求积分即得到角位移,积分后得到的角位移曲线如下图7所示：CPQ2013okAnalysis:Las

8、tRunTime(sec)将输入速度与输出速度数据导出，求取“输出速度/输入速度”曲线。输入速度图如下图8所示：图8输入角速度图导出摇杆的输出角速度和齿轮1的输入角速度数据到excel表中求输出速度和输入速度的比值获得曲线图如下图9所示：速度比图图9输出速度/输入速度图速度比图七、静力分析静力分析：在机构末端从动件上施加一阻力矩，对机构作静力分析，取得原动件上所需的驱动力矩。导出驱动力矩与阻力矩数据，求取“阻力矩/驱动力矩”曲线，该曲线表示机构对驱动力矩的放大作用，分析得到的曲线是否合理。建立阻力矩用到sign函数(-sign(0.23,.CPQ2013ok.JOINT_9_MEA_2),意思

9、是建立在joint_9的力矩和joint_9的角速CPQ2013okCPQ2013ok度方向始终相反。重新measure得到阻力矩图和驱动力矩图如下图10,图11所示：从图12中可以看出，阻力矩取0.23N,对驱动力矩的总体影响比较小，当驱动力矩接近0的时候，阻力矩这对这个机构的影响有明显的放大作用，由于在整个过程中存在重力和惯性，所以出现了一小段阻力矩符号的变化时间段不一致。所以说曲线还是合理的。八、功率分析功率分析：将取得的原动件角速度曲线与其驱动力矩曲线相乘，得输入功率曲线；将取得的末端从动件角速度曲线与其阻力矩曲线相乘，得输出功率曲线分析输入功率与输出功率的关系是否合理。Measure

10、得到驱动力矩和角速度，角速度为30deg/s，两条曲线相乘得到输入功率曲线如下图13所示：所示：吝九、机械效率分析机械效率分析：分别就“情形1：在机构的高速部分的某个运动副中施加摩擦力”和“情形2：低速部分的某个运动副中施加摩擦力”两种情形，在阻力不变的情况下，取得驱动力（实际驱动力）。将无摩擦时的驱动力（理想驱动力）和实际驱动力数据导出，求取“理想驱动力/实际驱动力”曲线，即机械效率曲线。分析机械效率曲线是否合理，高速部分的摩擦力和低速部分的摩擦力中那个因素对机械效率的影响大。首先考虑第一种情况，在高速部分的一个运动副施加摩擦力，这里选择joint3，齿轮3和行星架之间的转动副。Measur

11、e加摩擦前后的力矩，导出数据到Excel表中求得理想力矩和实际力矩的比值，画出比值和时间的曲线关系如下图：-7的勺运动要.求veriziedsuecesszul1y的勺运动要.求veriziedsuecesszul1y眾-R屢瞇/-R舉戢14图15情形1中理想力矩/实际力矩图在低速部分的一个运动副施加摩擦力，这里选择joint9，摇杆和大地之间的转动副。Measure加摩擦前后的力矩，导出数据到Excel表中求得理想力矩和实际力矩的比值，画出比值和时间的曲线关系如下图16所示：0.2-0.2-0.4-0.6-0.8时间/已-1.4l从上面的图可以得出结论:高速部分加摩擦对机构产生的影响要大于低

12、速部分加摩擦产生的影响。这是因为在高速部分同样的摩擦力产生的能量损失要远大于低速部分产生的能量损失。十、改进的工作由于Adams对于复杂的模型建模比较困难，而且装配关系表达的也不是很清楚。通常在这种情况下，利用三维软件如SolidWorks或者pre/E或者UG建立好模型后装配好后导入到Adams中。而且Adams对于导入进来的模型不能修改尺寸，这就使得解构优化变的繁琐。需要在三维软件中修改尺寸后装配进来在进行运动学分析与设计。十一、课程学习体会和建议在我的印象中，好像没有哪一位老师讲学习软件有杨老师讲的这么好，这么能提高我们学习的兴趣。我们自学的时候总是停留在比较浅显的水平，而且在遇到了问题

13、不知道如何解答的时候特别需要一位老师能够手把手的教。按照书本上的过程来解决让我们不知道它是怎么解决的，因为我们有太多太多的问题。比如为什么要这样设置，为什么会那个样子等等。杨老师讲的课非常有趣，深入浅出，遇到问题了能及时的请教老师。每节的课后作业能把老师当天课上讲的知识及时消化，避免了由于学了软件没有具体到应用上面以至于把知识还给了老师。这样的做法很棒!关于课程结束后的课程报告，这是对我们学习Adams的水平的考察。在做分析报告的时候遇到了很多问题，最终在老师和同学的大力支持与帮助下完成了。收获很多，感触也很多。拿到题目的时候，由于图不是很清楚，自己和同学讨论研究了很长一段时间。按照自己的想法建模，导入到Adams中分析，发现Adams运行的时候总是提示错误的信息。为了弄明白题目中各构件的运动关系，回过头来又开始看机械设计与机械原理，还从图书馆借来了常用机构设计及应用题例，上网查一些关于机构运动的相关资料。最后与老师的讨论中确定了各个部件的运动及相互之间的连接方式。在设计分析过程