用ADAMS进行凸轮机构模拟仿真示例讲课教案.docx
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用ADAMS进行凸轮机构模拟仿真示例讲课教案
用ADAMS进行凸轮机构模拟仿真示例
例:
尖顶直动从动件盘形凸轮机构的凸轮基圆半径,已知:
从动件行程,推程运动角为,远休止角,回程运动角,近休止角为;从动件推程、回程分别采用余弦加速度和正弦加速度运动规律。
对该凸轮机构进行模拟仿真。
解:
1.从动件推程运动方程
推程段采用余弦加速度运动规律,故将已知条件代入余弦加速度运动规律的推程段方程式中,推演得到
2.从动件远休程运动方程
在远休程段,即时,。
3.从动件回程运动方程
因回程段采用正弦加速度运动规律,将已知条件代入正弦加速度运动规律的回程段方程式中,推演得到
4.从动件近休程运动方程
在近休程段,即时,。
创建过程
1、启动ADAMS
双击桌面上ADAMS/View的快捷图标,打开ADAMS/View。
在欢迎对话框中选择“Createanewmodel”,在模型名称(Modelname)栏中输入:
tuluen;在重力名称(Gravity)栏中选择“EarthNormal(-GlobalY)”;在单位名称(Units)栏中选择“MMKS–mm,kg,N,s,deg”。
如图1-1所示。
图1-1欢迎对话框
2、设置工作环境
2.1对于这个模型,网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。
在ADAMS/View菜单栏中,选择设置
(Setting)下拉菜单中的工作网格(WorkingGrid)命令。
系统弹出设置工作网格对话框,将网格的尺寸(Size)中的X和Y分别设置成250mm和300mm,间距(Spacing)中的X和Y都设置成10mm。
然后点击“OK”确定。
2.2用鼠标左键点击选择(Select)图标,控制面板出现在工具箱中。
2.3用鼠标左键点击动态放大(DynamicZoom)图标,在模型窗口中,点击鼠标左键并按住不
放,移动鼠标进行放大或缩小。
3、用升程表创建凸轮轮廓曲线
3.1在ADAMS/View零件库中选择球体(Sphere),在原点(0,0,0)(选择坐标原点,将为下面利用升程表创建凸轮轨迹带来方便)处创建一个球形观察点,球体的参数选择“NewPart”,半径选择10mm(这里只要求球形观察点的运动轨迹就行,为了观察清楚,将球形观察点用一定半径大小的球体来表示),创建后的名称默认为“Part:
PART_2”。
根据凸轮基圆半径,在点(0,60,0)处创建第二个球体(Sphere),球体的参数选择“NewPart”,半径选择10mm(理由同上),创建后的名称默认为“Part:
PART_3”。
3.2在ADAMS/View约束库中选择旋转副(Joint:
Revolute),参数选择为“2Bod-1Loc”和“NormalToGrid”,鼠标左键先点击原点出的球体(PART_2),再点击机架(ground),最后在球体中心点击鼠标右键,弹出Select对话框,如图3-1所表示,选择“PART_2.cm”,然后点“OK”确定。
在球体(PART_2)上成功创建旋转副(Joint:
JOINT_1),如图3-2所示。
图3-1选择对话框图3-2在球体(PART_2)上创建旋转副
3.3在ADAMS/View约束库中选择移动副(Joint:
Translational),参数选择为“2Bod-1Loc”和“PickFeature”,鼠标左键先点击点(0,60,0)处的球体(PART_3),然后点击原点处的球体(PART_2),最后在球体(PART_3)中心点击鼠标右键,在弹出Select对话框中选择“PART_3.cm”,然后点“OK”确定,就会出现白色的箭头,移动光标,使箭头指向Y轴的正方向后点击鼠标左键,从而在球体(PART_3)上成功创建移动副(Joint:
JOINT_2),如图3-3所示
3.4在ADAMS/View驱动库中选择旋转驱动(RotationalJointMotion),在速度(Speed)栏中,输入速度值360d,表示驱动装置每分钟转360度,用鼠标左键点击球体(PART_2)上的旋转副(JOINT_1),在旋转副上出现一个大的驱动图标,即为驱动装置(Motion:
MOTION_1),如图3-4所示
3.6在ADAMS/View驱动库中选择移动驱动(TranslationalJointMotion),参数默认,用鼠标左键点击球体(PART_2)上
图3-3在球体(PART_3)上创建移动副图3-4在球体(PART_2)上定义旋转驱动
的移动副(JOINT_2),同样在移动副上出现一个大的驱动图标,即为驱动装置(Motion:
MOTION_2),如图3-5所示。
图3-5在球体(PART_3)上定义移动驱动图3-6重新设置移动驱动的参数
3.7在球体(PART_3)上点击鼠标右键,选择Motion:
MOTION_2→Modify,如图3-6所示。
出现JointMotion对话框,如图3-7所表示,接着点击FunctionBuilder图标,出现FunctionBuilder对话框。
3.8在FunctionBuilder中的Definearuntimefunction栏中输入如下语句:
“IF(time-5/12:
20*(1-cos(6/5*360d*time)),40,IF(time-7/12:
40,40,IF(time-11/12:
40*(2.75-3*time+1/(2*pi)*sin(3*2*pi*time-3.5*pi)),0,IF(time-1:
0,0,0))))”,然后点击,如果出现“Functionsyntaxiscorrect”对话框,则表示输入的语句没有语法格式上的错误,如图3-8所示;否则输入语句中存在格式上的错误。
然后一直点“OK”,直到退出JointMotion对话框。
3.9选择仿真(Simulation)图标,将仿真停止时间(EndTime)设置为1,为了使由轨迹生成的凸轮轮廓曲线光滑,而又缩短计算机生成曲线的计算时间,综合这两方面的要求,我们这里将输出结果(轨
图3-7JointMotion对话框图3-8FunctionBuilder对话框
迹)的总步数(Steps)设置为100。
点击仿真按钮(Play);当仿真结束,点击复位按钮(Rewind)。
3.10在ADAMS/View菜单栏中,选择Review下拉菜单中的CreateTraceSpline命令,然后用鼠标左键点击球体(PART_3),接着在原地右击鼠标,在弹出的Select对话框中选择PART_3.cm,之后点击对话框左下角的“OK”按钮,最后用鼠标左键点击机架(ground),凸轮的轨迹曲线(BSpline:
GCURVE_3)如图3-9所示。
图3-9凸轮的轮廓曲线
4、创建凸轮实体
4.1凸轮的轨迹曲线生成后,在球体(PART_2)上右击鼠标,选择Part:
PART_2→Delete,出现如图4-1所示的对话框,表示将要删除球体及其与之相关的约束和运动副。
点击DeleteAll,删除球体(PART_2)。
图4-1删除命令的提示框
4.2在球体(PART_3)上右击鼠标,选择Part:
PART_3→Delete,同样出现图4-1所示的对话框,点击DeleteAll,删除球体(PART_3)。
删除之后的图形如图4-2所示。
图4-2删除球体之后的图形图4-3几何尺寸修改对话框
4.3在曲线上右击鼠标,选“--Bspline:
GCURVE_3→Modify”,出现ModifyGeometricSpline对话框,如图4-3所示。
点击对话框中的Locationtable图标,打开LocationTable对话框,如图4-4所示。
图4-4LocationTable对话框
图4-5保存对话框
4.4在LocationTable对话框中,点击“Write”按钮,出现SelectFile保存对话框,如图4-5所示,在文件名栏中输入保存名“tulun.dat”(名字可以随意取,但不要忘记后缀“.dat”),然后点击“打开”,进行保存。
最后点击“OK”按钮两次,分别退出LocationTable对话框和ModifyGeometricSpline对话框。
4.5在ADAMS/View零件库中选择样条曲线(Spline)图标,参数选择如图4-6所示。
在ADAMS/View工作窗口中用鼠标左键随意选取12个不同的点(至少要取8个点),然后点击鼠标右键进行确定。
如图4-7所示,图中绿色的闭合曲线就是所画的样条曲线,曲线上11个红色的小块表示11个所取的点。
图4-6参数选择图4-7绘制样条曲线
4.6在所画的样条曲线(绿颜色的)上右击鼠标,选择“--Bspline:
GCURVE_4→Modify”,出现ModifyGeometricSpline对话框,如图4-8所示,在该对话框中选择Locationtable图标,出现LocationTable对话框,如图4-9所示。
由于每个人所画的样条曲线的不一样,相应的X、Y、Z坐标也就不一样。
图4-8几何尺寸修改对话框图4-9LocationTable对话框
4.7在LocationTable对话框中,点击“Read”按钮,打开上面保存的“tulun.dat”文件。
则LocationTable对话框中的X、Y、Z坐标值产生了变化,如图4-10所示。
然后点击“OK”按钮两次,分别退出LocationTable对话框和ModifyGeometricSpline对话框。
则在步骤4.5中所画的样条曲线(绿色的)变成了与轨迹曲线(BSpline:
GCURVE_3)(白色的)一模一样的曲线。
如图4-11所示。
图4-10倒入新的X、Y、Z坐标值图4-11采用新的坐标值后的样条曲线
4.8在ADAMS/View中位置/方向库中选择位置-平移图标,参数选择如图4-12所示。
在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键点击样条曲线(绿色的),并选择该曲线上的一点(PART_5.MARKER_10),然后,移动光标选择轨迹曲线(白色的)上的一点(ground.MARKER_9),如图4-13所表示。
最后点击鼠标左键确定,两条闭合曲线重叠在一起,如图4-14所示。
图4-12参数选择图4-13平移前的闭合样条曲线
图4-14平移后的闭合样条曲线图4-15删除轨迹曲线
4.9在样条曲线上,如图4-15所示右击鼠标,在弹出的菜单中,选择“--Bspline:
GCURVE_3→Delete”,删除最开始生成的轨迹曲线(因为该闭合样条曲线与机架固结在一起)。
4.10在ADAMS/View中零件库中选择拉伸图标,参数选择如图4-16,在ADAMS/View工作窗口中用鼠标左键连续点击闭合样条曲线两次(第一次选择PART_5,第二次选择PART_5.GCURVE_4),之后一个凸轮实体拉伸出来。
如图4-17所示,图中的凸轮是旋转后的形状。
图4-16参数选择图4-17凸轮实体
5创建尖顶从动件
5.1在ADAMS/View中零件库中选择圆柱体图标,参数选择NewPart,其他参数(Length、Radius)可以不选择。
在ADAMS/View工作窗口中用鼠标选择点击坐标(0,100,0)(因为本设计的对象是尖顶直动从动件盘形凸轮机构,根据机械原理,这种机构中从动件和凸轮之间没
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