曲柄滑块机构的虚拟样机参数化建模与仿真.doc

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《产品设计与虚拟样机》

第3次作业

姓名：杨绍宝
学号：ZY1307307
班级：ZY13073

2013-11-25

曲柄滑块机构的虚拟样机参数化建模与仿真
杨绍宝ZY1307307
（北京航空航天大学北京100191）
摘要
本文主要是利用软件ADAMS对曲柄滑块机构创建参数化模型，进行建立仿真。通过改变参数值，观察机构模型的变化。
关键词：ADAMS；曲柄滑块机构；参数化模型.

曲柄滑块机构的设计要求
如课本图4-71所示一对心曲柄滑块机构。已知曲柄和连杆的初始长度为a=100mm，b=200mm，试以杆长a,b和曲柄的转角为可变参数，创建机构的参数化模型，更改参数值杆长变量和曲柄转角变量，观察机构模型的变化。
参数化模型建模过程
创建参数化点
打开ADAMS软件，新建一个模型，取名为modelzuoye，在主工具箱中选择point工具按钮并双击该选项，展开选项区。选中Addtoground和Don’tAttach，单击工作区中心，分别创建三个点，并将这些点更名为POINT_A，POINT_B和POINT_C，如图1所示。

图1创建点
创建曲柄和连杆构件
在主工具箱中选择Link工具按钮，展开选项区。下拉菜单选择“Newpart”，不选中Length，Width值输入10和Depth值输入5，分别创建两根杆件，如图2所示。

图2创建完毕的曲柄和连杆
创建设计变量
创建分别表示曲柄和连杆杆长以及曲柄的转角的三个设计变量DV_a、DV_b和DV_angle。以设计变量DV_a的创建过程来阐述设计变量的一般创建过程。DV_a的的创建结果如图3所示。其创建过程如下：
a选择Build|DesignVariable|New菜单项，弹出CreateDesignVariable对话框；
b在该对话框中将Name文本框中的DV_1更改为DV_a；
c选择Units为length;
d更改StandardValue文本框中的初始数值为100；
e选择ValueRangeby为AbsoluteMinandMaxValues；
f将MinValue文本框中的数值更改为0；
g将MaxValue文本框中的数值更改为+200；
h单击Apply按钮，完成设计变量DV_a的创建。

图3设计变量DV_a的创建
创建滑块
在主工具箱中选择Box工具按钮，展开选项区。下拉菜单选择“Newpart”，选中Length，Width和Depth，依次修改为50，50和50，单击POINT_C创建滑块，并将滑块质心调整至C处，如图所示。

图4创建滑块
创建转动副
右击Joint按钮，选择转动副，分别在曲柄和连杆，连杆和滑块之间添加转动副，并在滑块与ground之间添加移动副，如图5所示。

图5运动副创建
施加运动
单击RotationalJointMotion按钮，为杆件AB添加一个角速度为30.0d*time的匀速旋转运动，如图6所示。

图6加上匀速转动
各点参数化
将各点参数化，右击任意一点，modify,修改POINT—A的X、Y坐标分别为0，POINT_B的X、Y坐标分别为(DV_a*cos(DV_angle))和(DV_a*sin(DV_angle))，POINT_C的X、Y坐标分别为
(DV_a*cos(DV_angle)+sqrt(DV_a*cos(DV_angle)*DV_a*cos(DV_angle)-DV_a*DV_a+DV_b*DV_b))和0,如图7所示。单击Apply.

图7参数化过程

图8参数化结果图

运动仿真过程
单击仿真按钮，将时间设为12s，步数设为500步，运行仿真，如图9、所示。

图9运动仿真过程图
单击Build，选择Measures|Angle|New，分别选择相应的Marker，依次选择Marker1、Marker2、Marker3测量得曲柄在0s到12s角位移的变化规律（曲柄的初始转角为45°），如图10所示：

图10曲柄转动角度的测量
在后置处理中曲柄角度变化情况如图11所示：

图11后置处理中曲柄角度变化情况
从曲线图像中可以得到曲柄的初始角位移为45°与实际情况吻合。
通过Build|DesignVariable|Modify将曲柄杆长和连杆杆长为别更改为160mm和350mm，更改杆长变量值，观察机构模型变化，变化结果如图12所示。

图12改变杆长参数值前后对比模型图
将曲柄转角变量改为100°，并重新测量其转角变化，模型的对比变化如图13所示，测得转角位移如图14所示。

图13改变转角参数前