Adams虚拟样机课程设计报告-冷霜自动灌装机部分机构的建模与分析.doc

Adams虚拟样机分析设计说明书冷霜自动灌装机部分机构的建模与分析起止日期： 年 月 至 年 月 日学生姓名 班级 学号 成绩指导教师(签字)机械工程学院 年 月 日目 录一、设计任务 3二、机构建模 4三、运动学分析 8四、动力学分析 10五、参数化分析 12六、参数化样机的手动分析 15七、设计研究分析 16八、总结 18九、参考文献 18一、设计任务书冷霜灌装机总体结构图 分析曲柄滑块结构：1、运动学分析 确定滑块的位移、速度和加速度的对应关系。2、动力学分析 在滑块在运动过程中受到载荷F=50N的阻力时，确定所需驱动力矩。3、参数化分析 首先对样机进行参数化，然后分析杆曲折段长度对滑块的位移、速度、加速度和所需驱动力矩大小的影响。二、机构建模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“Create a new model”，在模型名称（Model name）栏中输入：model_1；在重力名称（Gravity）栏中选择“Earth Normal (-Global Y)”；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（Working Grid）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750mm和750mm，间距（Spacing）中的X和Y都设置成10mm。然后点击“OK”确定。3、 建模3.1创建设计点在主工具箱中选择，并设置在工具箱中出现的对应选项为：Add to Ground, dont attach。 按下列坐标创建点：3.2创建标记点在主工具箱中选择，并设置在工具箱中出现的对应选项为：Add to Ground, Global XY。按下列坐标创建标记点Marker_1（-10，0，0）、Marker_2（-30，-80, 0）。3.3创建传动轴Part3选择，按以下方式设置：Cylinder：New Part；Radius：5mm；然后依次选择Point_4、Point_5。设置：Cylinder：New Part；Radius：2mm；然后依次选择Point_3、Point_6和Marker_1、Point_6。用，在PART_1切除PART_2，创建出空心轴PART_1，然后用,合并PART_1、PART_3，合并为曲柄PART_3。3.4创建传动轴PART_6选择，按以下方式设置：Cylinder：New Part；Radius：5mm；然后依次选择Point_1、Point_2，Point_2、Point_3，Point_3、Point_6，Point_6、Point_7，Point_7、Point_8，创建各轴，再用,合并为传动轴PART_6。 3.5创建锥齿轮1）选择，按以下方式设置：Cylinder：New Part；Length：10mm；Radius：30mm。选择Point_8，再向下垂直拖动鼠标，到合适位置单击鼠标。2）选择，按以下方式设置：Cylinder：New Part；Length：10mm；Radius：40mm。选择Point_17，再向右水平拖动鼠标，到合适位置单击鼠标 3）单击，在Width栏中输入10mm,选择小锥齿轮下边的边；同样的设置，选择大锥齿轮右边的边。3.6创建几何滑块在主工具箱中选择，按以下方式设置：Revolution：New Part；Create by picking: Points；鼠标单击Point_25并向右拖动鼠标，在（150,0,0）处单击鼠标；在依次选择点（100,0,0）、（140,0,0）、（140,-20,0）(100,-20,0),最后单击鼠标右键，完成滑块建模。4、 添加运动约束4.1添加转动副约束在主工具箱中选择旋转副（Revolute）按钮，按以下方式设置：Construction：2 Bod-1 Loc，Pick Feature；Fist Body：Pick Body；Second Body：Pick Body。然后依次选择PART_6、Ground和Point_1，再向下拖动鼠标，到适合的位置单击鼠标。（Joing_9）重复以上设置，完成下述操作：1）依次选择PART_3、PART_6和Point_1，再向下拖动鼠标，到适合的位置单击鼠标。（Joing_8）2）依次选择PART_9、Ground和Point_8，再向下拖动鼠标，到适合的位置单击鼠标。（Joing_3）3）依次选择PART_10、Ground和Point_17，再向右拖动鼠标，到适合的位置单击鼠标。（Joing_4）4.2添加固定副约束在工具箱中选择，按以下方式设置：Construction：2 Bod-1 Loc，Normal To Grid；Fist Body：Pick Body；Second Body：Pick Body。依次选择PART_6、PART_9和Point_9. Marker_12。(Joint_5)4.3添加移动副约束在主工具箱中选择，按以下方式设置：Construction：2 Bod-1 Loc，Pick Feature；Fist Body：Pick Body；Second Body：Pick Body。然后依次选择PART_11、Ground和Point_25，水平向右拖动鼠标，会出现一个代表滑块运动方向的矢量，在合适的位置单击鼠标左键，即可完成移动副的创建。4.4添加万向节约束在工具箱中选择，按以下方式设置：Construction：2 Bod-1 Loc，Pick Feature；Fist Body：Pick Body；Second Body：Pick Body。先依次选择PART_3和PART_12，再依次选择PART_3.cm和PART_12.cm。4.5添加齿轮副约束在主工具箱中选择，出现齿轮副创建对话框（下图）：在Joint Name栏中点击鼠标右键，出现JointPick分别选择转动副Joint_3和Joint_4。Common Velocity Marker栏中选择Marker_2，单击OK按钮。4.6添加运动约束选择驱动库中选择旋转驱动（Rotational Joint Motion）按钮，选择Joint_4。用鼠标右键单击MOTION_1，选择Modify，在Function（time）栏中输入360.0d*time；在Type栏中选择Velocity。 在ADAMS/View中，选择“File”菜单中的“Save Database As”命令，如图5-1所示。系统弹出保存模型对话框，输入保存的路径和模型名称，按“OK”，保存尖顶直动从动件盘形凸轮机构模型:model_1.Bin，如图5-2所示。 图 5-1 保存模型命令 图 5-2 保存模型对话框至此，已完成样机的整个建模。点击图5-3左下角的Render按钮，本设计的尖顶直动从动件盘形凸轮机构的整体模型如图5-4所示。 图 5-3 仿真选项 图 5-4 尖顶直动从动件盘形凸轮机构三、运动学分析1运动仿真点击主工具箱的仿真按钮，设置仿真终止时间（End Time）为3，仿真工作步长（Step Size）为1800,然后点击开始仿真按钮，如图5-3所示，系统进行仿真，观察模型的运动情况。 2确定滑块的位移、速度和加速度的对应关系（1）利用测量（Measure）方式 用鼠标右键单击滑块，在Slider 下级菜单中选择Measure，出现创建测量曲线对话框（见图2-1）。首先按图2-2所示内容进行设置，单击Apply按钮，完成滑块的位移曲线绘制，然后按下面的内容进行滑块速度曲线和加速度曲线的绘制：1） Measure Name：.model_1.PART_11_ Velocity。2） Part：PART_11。3） Component：X。4） Characteristic：CM Velocity。5） 单击Apply按钮，完成滑块的速度曲线绘制。6） Measure Name：.model_1.PART_11_ Acceleration。7） Part：PART_11。8） Component：X。9） Characteristic：CM Acceleration。10）单击Apply按钮，完成滑块的加速度曲线绘制。 图2-1 Measure命令 图2-2 滑块位移测量曲线绘制如在图2-2中选择Create Strip Chart，则单击Apply或OK按钮后会同时出现相应的测量曲线；也可以选择BuildMeasureDisplay，在出现的数据库浏览器中选择相应的测量曲线，单击OK按钮，显示相应的测量曲线，分别如图2-3到图2-5所示。如在测量曲线图上的空白单击鼠标右键，在Plot：scht1下级菜单中选择Transfer To Full Plot（见图2-6），即可进入后处理程序Post Processor，相应的曲线也自动被添加到绘图区。 图2-3 滑块位移测量曲线 图2-4 滑块速度测量曲线 图2-4 滑块加速度测量曲线 图2-5 Plot快捷命令（2）利用Post Processor1）在主工具箱中单击，启动Post Processor程序。2）在图形控制区的Source栏中选择Objects,并按图2-6所示在Filter栏中选择Body。3）在Object选择栏中选择构件PART_11。4）按下Ctrl键，在Characteristic栏中选择CM Position、CM Velocity、CM Acceleration，在Componer栏中选择X，然后单击Add Curves按钮，可看到如图2-6所示的内容。图2-6 滑块位移、速度、加速度对应曲线3保存数据单击PostProcessor工具栏上的，返回到ADAMS/View工作界面。在File菜单中选择Save Detabase。此时会出现一系列提示对话框，选择Yes，保存样机同时产生备份文件；选择No，则只保存样机文件。四、动力学分析1施加滑块载荷1）在主工具箱中选择，并设置在工具箱中出现的对应选项为：Add to Ground, dont attach。创建Point_36点,坐标为。2）在主工具箱中单击，按图4-2-1所示进行设置。3）依次选择PART_11，Point_36，再水平向右拖动鼠标，在（140,0,0）附近单击鼠标左键，同时出现力的FORCE_1的修改对话框，如图4-2-2所示。4)在力的修改对话框中按图4-2-2所示内容进行设置，在输入Function函数时，可以单击，在出现的Function Builder对话框中输入SIGN(STEP(time,0,0,0.005,50),-VX(PART_11.cm),单击OK按钮，完成力的修改。 图4-2-2 单点力参数设置 图4-2-2 单点力修改2动力学仿真1）点击主工具箱的仿真按钮，设置仿真终止时间（End Time）为3，仿真工作步长（Step Size）为1800。 2）单击，开始仿真分析。3确定锥齿轮所需的驱动力矩 用测量的方法确定锥齿轮所需的驱动力：用鼠标右键单击MOTION_1，再在下级菜单中选择Measure，在出现的驱动力矩测量创建对话框中，按图4-3-1所示内容进行设置。单击OK按钮，出现驱动力矩测量曲线，如图4-3-2所示。 图4-3-1 驱动力矩测量创建 图4-3-2 驱动力矩测量曲线4保存分析结果选择SimulateScriped Controls,在对话框中单击，并在随后的对话框中输入Dynamic，单击OK按钮。5绘制驱动力矩和阻力曲线在主工具箱中选择，然后单击，在绘图区单击鼠标右键，选择Load Plot，然后先按图4-4-1所示进行设置，单击Add Curves按钮，添加驱动力矩曲线；再按图4-4-2所示进行设置，单击Add Curves按钮，添加阻力曲线；结果如图4-4-3所示。图4-4-1 添加驱动力矩曲线图4-4-2 添加阻力曲线图4-4-3 驱动力矩和阻力曲线5保存数据在File菜单中选择Save Database，保存到指定文件夹。五、参数化分析1样机参数化过程1）选择ToolTable editor，然后再表格编辑器下方选择Points，出现如图5-1-1所示内容。图5-1-1 表格编辑器2）用鼠标左键单击Point_3的Loc_X栏，再在顶部输入栏，单击鼠标右键选择ParameterizeCreate Design Variablereal(见图5-1-2)。图5-1-2 参数化过程3）用上述方法修改Point_3的Loc_Y使其参数化，类型为Real。 4）用鼠标左键单击Point_4的Loc_X栏，再在顶部输入栏，单击鼠标右键选择ParameterizeReference Design Variable，在出现的数据库浏览器中选择DV_1,单击OK按钮，再次单击输入栏右面的Apply按钮。同样，选择Point_4的Loc_Y栏：再在顶部输入栏，单击鼠标右键选择ParameterizeReference Design Variable，在出现的数据库浏览器中选择DV_2,单击OK按钮，将输入栏中的内容改为（DV_2-10），再次单击输入栏右面的Apply按钮。4）用鼠标左键单击Point_5的Loc_X栏，再在顶部输入栏，单击鼠标右键选择ParameterizeReference Design Variable，在出现的数据库浏览器中选择DV_1,单击OK按钮，再次单击输入栏右面的Apply按钮。同样，选择Point_5的Loc_Y栏：再在顶部输入栏，单击鼠标右键选择ParameterizeReference Design Variable，在出现的数据库浏览器中选择DV_2,单击OK按钮，将输入栏中的内容改为（DV_2-30），再次单击输入栏右面的Apply按钮。5）用鼠标左键单击Point_6的Loc_X栏，再在顶部输入栏，单击鼠标右键选择ParameterizeReference Design Variable，在出现的数据库浏览器中选择DV_1,单击OK按钮，再次单击输入栏右面的Apply按钮。同样，选择Point_6的Loc_Y栏：再在顶部输入栏，单击鼠标右键选择ParameterizeReference Design Variable，在出现的数据库浏览器中选择DV_2,单击OK按钮，将输入栏中的内容改为（DV_2-40），再次单击输入栏右面的Apply按钮。6) 用鼠标左键单击Point_7的Loc_Y栏：再在顶部输入栏，单击鼠标右键选择ParameterizeReference Design Variable，在出现的数据库浏览器中选择DV_2,单击OK按钮，将输入栏中的内容改为（DV_2-40），再次单击输入栏右面的Apply按钮。7) 用鼠标左键单击Point_8的Loc_Y栏：再在顶部输入栏，单击鼠标右键选择ParameterizeReference Design Variable，在出现的数据库浏览器中选择DV_2,单击OK按钮，将输入栏中的内容改为（DV_2-100），再次单击输入栏右面的Apply按钮。8) 用鼠标左键单击Point_17的Loc_Y栏：再在顶部输入栏，单击鼠标右键选择ParameterizeReference Design Variable，在出现的数据库浏览器中选择DV_2,单击OK按钮，将输入栏中的内容改为（DV_2-140），再次单击输入栏右面的Apply按钮。修改完后的结果如图5-1-3所示。图5-1-3 设计点的参数化后结果2检查参数化后的样机1）选择BuildDesign VariableMondify,在数据浏览器中选择DV_1出现如图5-2-1所示设计变量修改对话框。图5-2-1 设计变量修改2）将Standard Value改为-11，单击Apply按钮。3保存数据选择FileDatabase，在出现的框中单击NO按钮。六、参数化样机的手动分析1）选择BuildMeasureDatabase，在出现的数据库浏览器中选择Motion_MEA_1,单击OK按钮。此时现实上次仿真结果的曲线，先用鼠标单击曲线即选择曲线，再用鼠标右键单击曲线，在弹出菜单中Curve：urrent中选择Save Curve。2）选择BuildDesign VariableMondify，在数据浏览器中选择DV_1出现如图6-1-1所示设计变量修改对话框，将Standard Value改为-11，单击Apply按钮。图6-1-1 设计变量修改3）点击主工具箱的仿真按钮，设置仿真终止时间（End Time）为3，仿真工作步长（Step Size）为1800,然后点击开始仿真按钮，系统进行仿真。 4）选择新产生的分析的曲线，先用鼠标单击曲线即选择曲线，再用鼠标右键单击曲线，在弹出菜单中Curve：urrent中选择Save Curve，如图6-1-2所示。图6-1-2 参数化仿真结果曲线5）选择曲线图，再用鼠标右键单击曲线，在弹出菜单中Plot：scht中选择Transfer To Full Plot，可在Post Processor中查看分析曲线。七、设计研究分析确定曲柄长度（DV_1）灵敏度，起操作步骤如下：1）选择SimulateSimula