機(jī)械原理及設(shè)計(jì)（一）課程設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的仿真設(shè)計(jì)

1、 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)adams仿真設(shè)計(jì)06機(jī)自本三 第 15 頁 共 15 頁機(jī)械原理及設(shè)計(jì)（一）課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目： 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的仿真設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)： 06機(jī)自本三 設(shè) 計(jì) 者： _ 指導(dǎo)教師： 溫州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 2008年 6月24日程設(shè)計(jì)說明書一 設(shè)計(jì)需求本次針對(duì)的課程設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)為平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)桿即曲柄長(zhǎng)度為70mm，從動(dòng)桿即搖桿長(zhǎng)度為140mm，主動(dòng)曲柄以w =10rad/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，形成從動(dòng)桿有急回運(yùn)動(dòng)。課程設(shè)計(jì)要求先運(yùn)用圖解法或解析法對(duì)上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出從動(dòng)桿質(zhì)心的理論運(yùn)動(dòng)曲線、速度曲線、加速度曲線。同時(shí)，運(yùn)用adams仿真軟件對(duì)上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行

2、空間模型設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真，輸出滑塊質(zhì)心的理論運(yùn)動(dòng)曲線、速度曲線、加速度曲線。將仿真輸出曲線與理論分析曲線進(jìn)行比較分析。二、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)用解析法對(duì)上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，該機(jī)構(gòu)在初始時(shí)刻的圖為如下：根據(jù)復(fù)數(shù)矢量法可以找出位置與時(shí)間，速度及加速度與時(shí)間的關(guān)系：分析：該位移是通過在caxa上畫出主動(dòng)桿在不同的角度，從動(dòng)件相對(duì)x軸與y軸的位移。位移的單位為（mm）分析：先通過求出從動(dòng)桿的角速度，再算出線速度，在在x軸與y軸上分解。公式可參考 機(jī)械原理p39頁。從動(dòng)桿的速度單位為（mm/s） 分析：析：先通過求出從動(dòng)桿的角速度，再算出加速度，在在x軸與y軸上分解。公式可參考 機(jī)械原理p39頁。

3、加速度的單位為(mm/s2)三 虛擬樣機(jī)實(shí)體建模與仿真3.1 樣機(jī)模型建立 3.1.1創(chuàng)建樣機(jī)幾何模型操作步驟： 1、在setting菜單中選擇units，將長(zhǎng)度單位設(shè)置為毫米（mm）。 2、點(diǎn)擊ok。 3、在setting菜單中選擇working grid,則工作柵格設(shè)置對(duì)話框就會(huì)彈出。 4、將工作柵格尺寸設(shè)置為300，格距為4。 5、點(diǎn)擊ok。 6、再把視圖放大 7、再在開選擇圖標(biāo) 如下，畫出桿1 在，在長(zhǎng)度length 選擇70，畫出桿2 ，再單擊，分別以桿1與桿2的未連端的圓心，以半徑140，100畫兩條圓弧，在按安住ctrl鍵，點(diǎn)擊，選擇圓弧的交點(diǎn)，如圖示，再把兩條弧線刪除，然后選擇

4、圖標(biāo)，長(zhǎng)度自由，如圖，分別把它們連接起來，那么這個(gè)四桿機(jī)構(gòu)就畫好了，如圖： 2添加樣機(jī)約束副先在綠桿的左端添加一轉(zhuǎn)動(dòng)副，圖標(biāo)為，在construction 欄選擇2bod-loc. 分別在4個(gè)竿之間添加轉(zhuǎn)動(dòng)副，在選擇如圖所示，把桿1與地面固定，那么約束就添家好了：3創(chuàng)建樣機(jī)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力在綠竿的左端加入一動(dòng)力，圖標(biāo)為，速度為（10*180/3.14），如上圖。調(diào)試運(yùn)動(dòng)結(jié)果，為下一步仿真做準(zhǔn)備4樣機(jī)仿真完成模型樣機(jī)模型后，選擇進(jìn)行仿真調(diào)試，2、選擇duration, 設(shè)置模擬仿真持續(xù)時(shí)間為1秒鐘、輸出步數(shù)為500步，單 擊simulate start 輸出圖形如下：3.2 模型仿真分析 3.2.1測(cè)

5、量樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)選擇從動(dòng)桿件的質(zhì)心，在characteristic選項(xiàng)中分別選擇它的位移，速度，加速度，輸出曲線，并對(duì)應(yīng)的選擇x軸y軸在x上位移 s-t速度 v t加速度 a t 角速度，角加速度都為 0 ，在z軸都為0在y上位移 s-t速度 v t加速度 a t 角速度，角加速度都為 0 在z軸上都為0四 虛擬樣機(jī)仿真結(jié)果與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果的比較根據(jù)已經(jīng)得到的兩組曲線圖形，將用解析法畫出從動(dòng)桿質(zhì)心的位移曲線、速度曲線和加速度曲線與仿真輸出的曲線進(jìn)行比較分析。位移曲線：在x軸上的在y軸上的速度曲線 在x軸上的在y軸上加速度 在x軸上在y軸上由數(shù)據(jù)和圖形分析可以知道，仿真輸出的曲線與理

6、論曲線時(shí)基本相同的，在允許一定的誤差范圍之內(nèi)即仿真輸出的結(jié)果與解析法算出的數(shù)據(jù)即畫出的曲線想同，因此仿真機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)正確完。五 工作總結(jié)機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)工作總結(jié) 作者 李輝輝 潘躍進(jìn) 呂鵬 潘禮斌 李曉龍針對(duì)我們選擇的要求機(jī)構(gòu)為四桿鉸鏈曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)曲柄長(zhǎng)度為100mm，連桿長(zhǎng)100 mm，從動(dòng)桿長(zhǎng)度為140mm，固定桿長(zhǎng)150 mm，主動(dòng)曲柄以w =10rad/s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿在一定的擺角內(nèi)實(shí)現(xiàn)搖擺，且有急回運(yùn)動(dòng)，我們進(jìn)行了為期兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)。并且在我們隊(duì)伍五名成員的共同努力，團(tuán)結(jié)合作之下，順利的完成了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們先小組討論選定進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的

7、機(jī)構(gòu)，之后一起對(duì)adams仿真軟件進(jìn)行了初步的學(xué)習(xí)，上課結(jié)束后，我們就究一起研機(jī)構(gòu)的各種運(yùn)動(dòng)并對(duì)其進(jìn)行分析，討論其各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后一起摸索，開始利用adams軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真。在經(jīng)過了幾番挫折之后，我們組在與同學(xué)的相互交流下，完成了對(duì)機(jī)構(gòu)的仿真并得到了正確的輸出曲線。在這次課程設(shè)計(jì)中，我們一組五名成員共同努力奮斗了兩個(gè)星期，從中得到了很多東西：1、 我們?cè)趯?duì)機(jī)構(gòu)采用解析法分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的過程中，不斷的對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)解析法進(jìn)行反復(fù)的閱讀和鉆研，在很大程度上加深了對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)解析法分析的理解，同時(shí)，也在摸索運(yùn)用中對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律了解更加深入。2、 學(xué)會(huì)了adams仿真軟件的基本應(yīng)用。在此次課

8、程設(shè)計(jì)中，要求使用adams軟件對(duì)所選機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真，因此老師的指導(dǎo)下，我們對(duì)adams進(jìn)行了簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)，但在應(yīng)用到實(shí)際仿真時(shí)，仍碰到了很多的問題。我們組員之間相互合作，一起摸索學(xué)習(xí)該軟件的運(yùn)用，并已經(jīng)能夠較熟練的運(yùn)用adams軟件進(jìn)行比較簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)仿真。3、 增強(qiáng)了我們的自主學(xué)習(xí)能力。這次進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)，很大部分都是我們小組自主完成的。在此之前我們都沒有做過類似的課程設(shè)計(jì)，因此相對(duì)比較缺乏思路和經(jīng)驗(yàn)，也遇到了不少的問題。但是通過我們的自主學(xué)習(xí)，在網(wǎng)上查找相關(guān)資料與該軟件的學(xué)習(xí)課程，我們慢慢的解決了碰到的問題，自主學(xué)習(xí)的能力在一定程度時(shí)得以增強(qiáng)。4、 加強(qiáng)了我們獨(dú)立分析問題解決問題的能力。此次課

9、題設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了很多的困難，由于指導(dǎo)老師要求我們自主完成課程設(shè)計(jì)，很多碰到的問題都要求我們自己解決，因此，為能順利完成課程設(shè)計(jì)，我們組開拓思路，對(duì)各類問題進(jìn)行解決，而且與其他組的同學(xué)相互交流在設(shè)計(jì)中碰到的困難與得到的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在很大程度上加強(qiáng)了我們分析解決問題的能力與合作能力。5、 培養(yǎng)了我們團(tuán)隊(duì)合作精神。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)于我們都比較一挑戰(zhàn)性，面對(duì)十分陌生的課題，我們每個(gè)人都沒有十足的信心。但是在完成課程設(shè)計(jì)的過程中，我們互相團(tuán)結(jié)合作，不斷的摸索前進(jìn)，遇到問題時(shí)，就一起協(xié)商討論解決，最終得以順利完成課題設(shè)計(jì)。但是，收獲的同時(shí)，我們也看到了我們存在的問題：1、 對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)了解還不夠透徹。對(duì)

10、于我們這次所選擇的機(jī)構(gòu)，雖然比較簡(jiǎn)單，但是我們?cè)趯?duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，卻運(yùn)到了不少的問題，如對(duì)滑塊大致的位移曲線、速度曲線等的形狀的預(yù)測(cè)；曲柄做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不同位置滑塊對(duì)應(yīng)的位移和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷等。2、 對(duì)書本知識(shí)的運(yùn)用能力較弱。在對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)用解析法分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，我們對(duì)書本上介紹的解析法進(jìn)行了大量的研究，但在實(shí)際運(yùn)用分析時(shí)，總是不能得到理想的結(jié)果，雖然最終我們一起努力，取長(zhǎng)補(bǔ)短，完成了解析法對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，但也反映了我們對(duì)書本知識(shí)運(yùn)用的弱項(xiàng)。3、 個(gè)人問題。這次的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)星期，期間一組的五名成員都在一起研究解決問題。因此，有些成員的個(gè)人習(xí)慣，個(gè)人意識(shí)問題及責(zé)任心程度，引起了一些

11、不必要的麻煩，如：粗枝大葉的對(duì)某些數(shù)據(jù)的記錄，等到要用的時(shí)候吧能夠提供正確完整的數(shù)據(jù)以至于不得不再次計(jì)算，浪費(fèi)了大量的時(shí)間。4、 自主學(xué)習(xí)不夠主動(dòng)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，運(yùn)用到了很多上課時(shí)沒用仔細(xì)講到的知識(shí)，因此要求我們要去主動(dòng)自主學(xué)習(xí)課外知識(shí)，但我們往往都時(shí)遇到了問題時(shí)，我們才會(huì)想起來要去學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)。5、 理論知識(shí)水平不夠。在運(yùn)用adams仿真軟件時(shí)，我們能很快的畫出所需設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，并且比較成功的仿真出來，但在對(duì)此進(jìn)行分析與解析法的相互對(duì)比之下，在一開始時(shí)我們一時(shí)被難住了，不知道從何處去下手，這明顯的顯示出了我們?cè)诶碚撝R(shí)上的許多不足與分析問題方法的單一化。6、 團(tuán)隊(duì)的合作能力還有待提高。在該課程設(shè)計(jì)中，我們?cè)趫F(tuán)隊(duì)合作能力上的不足表露出來了，存在著分工不是很明確，團(tuán)隊(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)及能力不均衡，以及領(lǐng)導(dǎo)能力的不足，導(dǎo)致了工作任務(wù)的多少差距很大，有些人做的很少，而有些的工作量很大，雖然這次設(shè)計(jì)對(duì)我們的團(tuán)隊(duì)合作有了一定的加強(qiáng)與提高，但我們?cè)谶@方面的欠缺很大?？偟膩碚f，我們這次課程設(shè)計(jì)還是很成功的。這次課及程設(shè)計(jì)我們?cè)诶蠋煹闹笇?dǎo)下，通過小組五名成員的共同努力，最終得以順利的完成，不得不說這也時(shí)一次成功。當(dāng)