機械電子工程實驗II指導(dǎo)書.doc

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基于ADAMS的夾緊機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與分析實驗43一、實驗實訓(xùn)目標43二、實驗實訓(xùn)內(nèi)容43三、實驗實訓(xùn)材料設(shè)備及條件43四、實驗實訓(xùn)要求43五、實驗實訓(xùn)方法與步驟43六、設(shè)計研究45學(xué)時分配及實訓(xùn)地點序號實驗項目名稱學(xué)時類型每組人數(shù)必做或選做實驗室名稱主要儀器設(shè)備1基于ADAMS軟件機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計與分析實驗6演示性28必做現(xiàn)在機械工程仿真實驗教學(xué)中心（6109）機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺 計算機（ADAMS 2012）2基于ADAMS剛體動力學(xué)仿真分析實驗6綜合性28必做現(xiàn)在機械工程仿真實驗教學(xué)中心（6109）計算機（ADAMS 2012 Proe SolidWorks2012）3基于ADAMS剛-柔混合仿真分析實驗6綜合性28必做現(xiàn)在機械工程仿真實驗教學(xué)中心（6109）計算機（ADAMS 2012）4基于ADAMS的連桿機構(gòu)柔體動力學(xué)仿真實驗6綜合性28必做現(xiàn)在機械工程仿真實驗教學(xué)中心（6109）計算機（ADAMS 2012）5基于ADAMS的槽輪設(shè)計及運動仿真實驗3演示性28必做現(xiàn)在機械工程仿真實驗教學(xué)中心（6109）計算機（ADAMS 2012 Proe SolidWorks2012）6基于ADAMS的夾緊機構(gòu)設(shè)計實驗6設(shè)計性28必做現(xiàn)在機械工程仿真實驗教學(xué)中心（6109）計算機（ADAMS 2012）7基于ADAMS的夾緊機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與分析實驗6設(shè)計性28必做現(xiàn)在機械工程仿真實驗教學(xué)中心（6109）計算機（ADAMS 2012）8上機測試3綜合性28必做現(xiàn)在機械工程仿真實驗教學(xué)中心（6109）計算機（ADAMS 2012 Proe SolidWorks2012）實驗數(shù)8演示性、驗證性實驗數(shù)2綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗數(shù)6綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗比例75%實驗一 基于ADAMS軟件機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計與分析實驗一、實驗實訓(xùn)目標1、機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計與運動分析實驗是綜合性實驗，在掌握機構(gòu)組成原理、基本機構(gòu)的類型、結(jié)構(gòu)、設(shè)計知識的基礎(chǔ)上，以機構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計實驗臺作為操作平臺，進行機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實驗；2、培養(yǎng)學(xué)生運用創(chuàng)新思維方法，遵循機械設(shè)計的基本法則，對機構(gòu)運動系統(tǒng)方案進行設(shè)計與研究。以期通過實驗使學(xué)生創(chuàng)新意識、綜合設(shè)計能力得到加強，實驗技能得到提高；3、熟悉ADAMS仿真軟件，利用仿真軟件對所設(shè)計的機構(gòu)進行仿真分析。二、實驗實訓(xùn)內(nèi)容1、根據(jù)命題學(xué)生設(shè)計機構(gòu)創(chuàng)新方案、畫出機構(gòu)運動簡圖；、學(xué)生把設(shè)計好機構(gòu)方案，在機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實驗臺搭接、運行，滿足機構(gòu)設(shè)計要求；、基于ADAMS軟件進行機構(gòu)運動學(xué)分析；、學(xué)生根據(jù)實驗全過程，將其設(shè)計思想、創(chuàng)新點、機構(gòu)運動簡圖、機構(gòu)構(gòu)件參數(shù)、機構(gòu)運動仿真，以實驗論文形式提供實驗報告。三、實驗實訓(xùn)材料設(shè)備及條件1、機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案實驗臺；2、計算機（ADAMS2012）；四、實驗實訓(xùn)要求1、機構(gòu)設(shè)計方案要具有創(chuàng)新特點；2、畫機構(gòu)運動簡圖要標注機構(gòu)構(gòu)件尺寸；3、在機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計實驗臺搭接實施并滿足機構(gòu)設(shè)計要求；4、用ADAMS做機構(gòu)運動學(xué)仿真時機構(gòu)構(gòu)件尺寸要精確；5、學(xué)生自選一種簡單運動機構(gòu)并應(yīng)用ADAMS軟件分析，并完成實驗論文。五、實驗實訓(xùn)方法與步驟1、背景擺動導(dǎo)桿機構(gòu)是一種應(yīng)用比較廣泛的平面連桿機構(gòu)，例如牛頭刨床上就用了這種機構(gòu)。它將曲柄的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成為導(dǎo)桿的往復(fù)擺動。機構(gòu)相對簡單易懂，對于我們初學(xué)ADAMS的學(xué)生來說便于建模和分析。 2、利用ADAMS的優(yōu)點：對于擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的運動分析，常用的方法有圖解法和解析法。圖解法：直觀、方便，但精度不高，需要反復(fù)做圖。解析法：人工計算運算量大，容易出錯。 利用ADAMS可以產(chǎn)生復(fù)雜機械系統(tǒng)的虛擬樣機，真實地仿真其運動過程。精確度很高，而且將計算工作交給計算機能省去大量人工，并且不容易出錯。3、建立力學(xué)模型圖中為擺動導(dǎo)桿機構(gòu) 曲柄AB為原動件 導(dǎo)桿BC為從動件 通過滑塊B將曲柄AB的 連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)桿BC的往復(fù)擺動。4、建立樣機模型：首先是給定模型具體的參數(shù)：各桿的桿長以及曲柄AB的轉(zhuǎn)速。利用ADAMS建立樣機：根據(jù)幾何關(guān)系確定A、B、C三點的坐標，可以假定C為坐標原點從而確定模型。再各零件之間建立相應(yīng)的約束副。 固定副： 機架 轉(zhuǎn)動副1：曲柄、機架 轉(zhuǎn)動副2：曲柄、滑塊 轉(zhuǎn)動副3：導(dǎo)桿、機架 移動副： 滑塊、導(dǎo)桿 右圖為理論的樣機圖下圖為實際做的時候建立的樣機圖，比較理論的樣機圖，我沒有專門建立一個桿將其鎖為機架，而是直接在坐標軸上建立了2個點，將坐標軸當(dāng)作了ac桿。附圖如下 5、仿真分析通過已經(jīng)建立好的模型給出曲柄的轉(zhuǎn)速，就可以利用ADAMS自動輸出構(gòu)件的位移、速度、加速度等詳細的參數(shù)。 并且利用這些輸出值可以通過ADAMS/View以圖形形式輸出，從而能清晰地看出他們在仿真過程中的變化規(guī)律。6、具體參數(shù)W=5rad/s AB（主動件）=100mm AC（固連機架的桿）=350mm7、輸出圖本圖為滑塊的位移圖。圖中紅色線為x方向的位移。藍色線為y方向的位移，合成圖為一直線。從圖中可以看出滑塊進行往復(fù)運動，軌跡為一個圓。本圖為滑塊的速度圖。圖中紅色線為x方向的速度。藍色線為y方向的速度，合成圖為一直線。速度為勻速圓周運動。本圖為滑塊的加速度圖。圖中紅色線為x方向的加速度。藍色線為y方向的加速度。本圖為從動件（BC）的速度曲線本圖為從動件（BC）的加速度曲線8、分析目的通過對不同的桿件的不同尺寸可以快速的得到其運動特性，從而可以得出實際應(yīng)用中的最佳尺寸，達到優(yōu)化設(shè)計的目的。也可以通過對機構(gòu)不同桿件不同尺寸的分析可以得到其運動特性，從而能夠最佳得利用其特性。本試驗中只給出了一組尺寸桿件的運動學(xué)分析，同理可以改變其尺寸得到不同的運動學(xué)特性。本試驗在于對利用ADAMS來進行力學(xué)分析，從而快速的得到其運動學(xué)特性，進而優(yōu)化設(shè)計。9、總結(jié)采用ADAMS軟件對擺動導(dǎo)桿機構(gòu)虛擬樣機進行運動學(xué)分析，得到了擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的運動曲線。實踐表明，虛擬樣機技術(shù)簡便、直觀、可靠，避免了解析法繁瑣的分析、推導(dǎo)和論證過程以及圖解法反復(fù)繪圖和精確不高的問題。運用ADAMS軟件對機構(gòu)進行分析和論證，仿真得到各個機構(gòu)的運動特征，有利于機構(gòu)設(shè)計初期方案的篩選和優(yōu)化。實驗二 基于ADAMS剛體動力學(xué)仿真分析實驗一、實驗實訓(xùn)目的1、掌握剛體模型的導(dǎo)入過程；2、通過實例掌握定義材料屬性、施加驅(qū)動；3、掌握約束及仿真分析、后處理等操作步驟。二、實驗實訓(xùn)內(nèi)容1、通過一個偏轉(zhuǎn)摩天輪剛體動力學(xué)仿真分析模型，使學(xué)生熟悉剛體建模、定義材料屬性、施加驅(qū)動和約束及仿真分析、后處理等操作步驟，達到熟練掌握運用ADAMS 進行剛體建模的水平。其中，材料屬性的定義和約束及驅(qū)動的施加、仿真分析及求解器的設(shè)置是本章的重點；2、練習(xí)求解計算類型和后處理界面的相應(yīng)操作，以及后處理的使用技巧、曲線編輯和仿真動畫輸出。三、實驗實訓(xùn)材料設(shè)備及條件計算機（Proe Solidworks ADAMS2012 ）四、實驗實訓(xùn)目標1、學(xué)會用CAD三維軟件創(chuàng)建一個簡單機械模型并導(dǎo)入ADAMS軟件中；2、學(xué)生自選一種簡單機械模型應(yīng)用ADAMS軟件進行剛體動力學(xué)仿真分析，并完成實驗論文。五、實驗實訓(xùn)方法與步驟5.1導(dǎo)入模型步驟1：鼠標雙擊桌面ADAMS/View圖標，或者在開始菜單單擊程序，再單擊MSC.Software-ADAMS2012-Aview，系統(tǒng)彈出ADAMS2012界面。在開始界面上單擊NEW MODEL.系統(tǒng)彈出建立新模型對話框，如圖所示。在Model Name欄輸入模型的名字model-crane，然后單擊OK按扭，進入ADAMS2012界面步驟2：單擊界面的File菜單，單擊Open Datebase，系統(tǒng)彈出提示菜單，單擊NO關(guān)閉提示。系統(tǒng)彈出打開新新模型對話框，打開文件夾下的tumtable文件，如圖所示，找tumtable.bin文件雙擊，打開文件。步驟3：單擊界面的實體顯示圖標和三維顯示圖標。步驟4：右鍵單擊小齒輪，從彈出的快捷菜單中選擇Delete選項，刪除小齒輪。步驟5：單擊界面的File菜單，系統(tǒng)展開菜單，單擊import，彈出導(dǎo)入模型對話框，在對話框的File Type欄下拉列表中找到Parasolid選項，單擊選中。步驟6：在File To Read欄中右鍵單擊鼠標找到cha-05目錄下的tuentable文件夾，單擊選中g(shù)ear.-t文件，然后單擊OK按鈕，導(dǎo)入模型gear.x-t。在File To Read欄下拉列表選中ASCII項，在Model Name欄單擊鼠標右鍵，依次選中Model-guesses-turntale，給導(dǎo)入的模型命名。最后單擊OK按鈕完成齒輪模型的導(dǎo)入如圖所示。步驟7：單擊界面的File菜單，系統(tǒng)展開菜單，單擊import，彈出導(dǎo)入模型對話框，在對話框的File Tyoe欄下拉列表中找到Parasolid選項，單擊選中。在File To Read欄中右鍵單擊鼠標找到cha-05目錄下tumtable文件夾，單擊選中box.x-t文件，然后單擊OK按鈕，導(dǎo)入模型box.x-t。步驟8：在File Type欄下拉列表中選中ADCII項，在Modle Name欄單擊鼠標右鍵依次選擇Model-Guessed-uentable，給導(dǎo)入的模型命名，最后單擊OK按鈕完成箱體模型的導(dǎo)入。步驟9：移動小齒輪。右鍵單擊界面圖標，從彈出的圖標選項中選擇圖標A，在Relocatethe欄選擇part，在其后的選項中右鍵單擊OKpick，在選擇PART6。步驟:10：在Relative to the欄后選擇marker在其后的欄中右鍵單擊選擇pick，再選擇PART6，在Translate下方的空格中輸入70，單擊圖標，是PART6沿著X軸方向移動70mm，步驟11：在Translate下方的空格中輸入54，單擊圖標，是PART6沿著Y軸方向移動55mm，在Rotable下的空格中輸入6，單擊圖標，是PART6，沿著X軸方向移動6度，單擊Cose按鈕關(guān)閉對話框。 5. 2定義材料屬性步驟1:單擊ADAMS2012界面左端樹結(jié)構(gòu)下的Browse按鈕，然后單擊bodies按鈕，系統(tǒng)展開吊車模型部件。步驟2：選擇其中部件PART7鍵單擊，選中Modify，如圖所示，彈出修改模型對話框，在Category欄中選擇Mass Properties選項。步驟3：define Mass By欄下拉列表選項中Geometry and Material Type，在Material Type欄單擊鼠標右鍵，依次選擇Material-Guesses-steel，定義了材料屬性后界面將顯示材料的密度，（Destiny），楊氏模量（Yongs Mudulus）和泊松比（Possomms Ratio），單擊OK按鈕完成梁部件材料屬性定義，如圖所示。步驟4：其他部件材料屬性定義域部件材料屬性定義步驟一樣。5. 3重命名部件步驟1：鼠標右鍵單擊部件或鼠標雙擊部件，在彈出的菜單中選擇Rename，系統(tǒng)彈出修改模型名稱對話框，在對話框中輸入模型的名字，如定義吊車右端橫梁Part2為rotate，如圖所示。步驟2：模型中其他部件的命名方式和步驟與上一步一樣，設(shè)置左端橫梁Part3為shaff，Pa為big-gear，Part5為little-gear，Part7為plane。Part8為box，如圖所示5. 4渲染模型和布爾運算步驟1：右鍵單擊 以彈出的選項中選擇Solid:SoLD,然后單擊右側(cè)的箭頭，從中rotate，選擇Apparance,系統(tǒng)彈出渲染模型對話框。 在Color后的空白區(qū)域單擊右鍵從彈出的選項中選擇Color然后選擇 Guesses,然后以中選擇GREEN,單擊OK按鈕完成音B件的渲染。步驟2：其他部件的渲染，與上面相同，渲染過程請參照第一步，渲染后的模型如圖所示。 單擊Bodies下的布爾運算圖標回，單擊大齒輪biggear,然后單擊軸shaft完成。步驟3：單擊Bodies下的布爾運算圖標，單擊大齒輪big-gear,然后單擊軸shaft,完成布爾運算。5. 5施加約束1.創(chuàng)建固定副步驟1：轉(zhuǎn)輪(rotate)與大齒輪(big-bear)之間固定連接。鼠標單擊固定副圖標 彈出創(chuàng)建固定副對話框，如圖所示。在Construction下拉列表中選擇2 Bodies-lLocation和Nornal To Grid,在First下拉列表中選擇Pick Body，在Second下拉列表中選擇Pick Body。步驟2：單擊轉(zhuǎn)輪(rotate),再單擊大齒輪(big_bear)，選擇大齒輪(big_bearc作為固定連接點，單擊重心，創(chuàng)建轉(zhuǎn)輪(rotate)與大齒輪(big_bear)之間的固定連接副。2. 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副步驟1：旋轉(zhuǎn)大齒輪(big_bear)與大地(ground)之間的旋轉(zhuǎn)副。鼠楊單擊旋轉(zhuǎn)副圖材，彈出創(chuàng)|建旋轉(zhuǎn)副對話框，如圖所示。在Construction下拉列表中選擇2 Bodies-1 Location和Pick Geometry Feature,在First下拉表中選擇Pick Body,在Second下拉列表中選擇Pick Body.步驟2：單擊大齒輪(big.bear),再單擊大地(ground),選擇MARKER38作為旋 轉(zhuǎn)副連接點，單擊重心，移動鼠標，當(dāng)鼠標指針指向Z軸正方向時，單擊鼠標，創(chuàng)建大齒輪（big_bear)與大地(ground)之間的旋轉(zhuǎn)副。步驟3：旋轉(zhuǎn)小齒輪(little-bear)與大地(ground)之間的旋轉(zhuǎn)副。鼠楊單擊旋轉(zhuǎn)副圖標，彈出創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副對話框。在Construction下拉列表中選擇2 Bodies-1 Location和Pick GeometryFeature,在First下拉列表中選擇PickBody,在Second下拉列表中選擇PickBody.步驟4：單擊小齒輪(little_bear),再單擊大地(ground),選擇小齒輪的中心(ittle_bear.cm)作為旋轉(zhuǎn)副連接點，單擊重心，移動鼠標，當(dāng)鼠標指針指向Z軸正方向時，單擊鼠標，倉建小齒輪(litte-bear)與大地(ground)之間的旋轉(zhuǎn)副。3.創(chuàng)建接觸力步驟1：單擊桌面Forces按鈕，顯示所有的約束力，單擊Spcial Forces其中的圖標，系統(tǒng)彈出創(chuàng)建接觸力對話框。步驟2：在I Solid(s)后面的空白區(qū)域單擊右鍵，從彈出的選項中選擇Pick,移動鼠柯至大齒輪處并單擊左鍵。步驟3：:單擊FrictionForce后的欄，從中選擇Coulomb,在Coulomb Friction后選擇On,在StaticCoeffcient后輸入0.3,在Static Coefficient后輸入0.1,在Stiction TransitionVel.后輸入0.1.在Frition Transition Vel后輸入10.步驟4：其余選項采用默認設(shè)置，單擊OK按鈕，完成接觸的定義，如圖所示。4.柔性球鉸步驟1：單擊球鉸圖標，彈出創(chuàng)建對話框。在Construction下拉列表中選擇2 Bod-1 Loc和NormalToGrid.步驟2：單擊旋轉(zhuǎn)輪(rotate),然后單擊平板(plane),移動鼠標指向平板的中心， 單擊鼠標，完成球鉸的創(chuàng)建。步驟3：單擊球鉸圖標，彈出創(chuàng)建對話框。在Construction下拉列表中選擇2 Bod-1 Loc和Normal To Grid.步驟4：單擊旋箱體(box),然后單擊平板(plane),移動鼠析指向籍體的中心，單擊鼠標，完成球鉸的創(chuàng)建。5.6施加驅(qū)動步驟1：單擊放轉(zhuǎn)驅(qū)動按鈕，彈出創(chuàng)建驅(qū)動對語框，在Rot.Speed中采用默認設(shè)置，單擊旋轉(zhuǎn)副Joint-2,創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與大地之間的驅(qū)動。步驟2：右鍵單擊旋轉(zhuǎn)驅(qū)動按鈕，從彈出的選項中選擇Modify,彈出創(chuàng)建驅(qū)動對話框，在對話欄中的Function中輸入-300.0d*time.單擊OK按鈕，完成驅(qū)動的創(chuàng)建。5.7求解器設(shè)置步驟1：鼠楊單擊菜單欄Settings,選擇Solver,選擇Display。在彈出的對話框的Show Messages鼠標勾選No,在Update Graphics下拉列表中選擇Never,如圖所示。步驟2：鼠材單擊菜單欄Settings,選擇Solver,選擇Dymamic,系統(tǒng)彈出定義動力學(xué)選項，如圖所示，在Integrator下拉列表中選擇WSTIFF,在Formulation下拉列表中選擇13，單擊Close按鈕完成求解器的設(shè)置。5. 8仿真步驟1：鼠標單擊仿真按鈕，彈出仿真對話框，如圖所示。仿真時間(End Time) 設(shè)置為1s,仿真步長(Step Sizes)設(shè)置為0.1，其余采用默認設(shè)置。步驟2：單擊開始仿真按鈕，,對模型進行一次1S的動力學(xué)仿真。仿真結(jié)束后單擊按鈕，將這一次的仿真保存為名為first的仿真，以備后處理。步驟3：單擊菜單欄Settings,選擇Solver,選擇Dymamic,系統(tǒng)彈出定義動力學(xué) 選項，在Integrator下拉列表中，選擇GSTIFF,在Formulation下拉列表中，選擇SI2,單擊Close按鈕完成求解器的設(shè)置。步驟4：再次單擊仿真按鈕，對模型進行一次1S的動力學(xué)仿真。仿真結(jié)束后單擊按鈕當(dāng)，將這一次的仿真保存為名為second的仿真，以備后處理。5.9后處理分析步驟1：單擊仿真對話框中的后處理圖標，打開后處理窗口。步驟2：在窗口的Source下拉列表中選擇Resut Sets,在Simulation中按住Ctr鍵連續(xù)選中first和second,在ResultSet列表中選big.gear,XFORM,Component列表中選擇X.選中Surf復(fù)選框，即可顯示接觸1在定義接觸前后X方向位移的時域圖，如圖所示。步驟3：在窗口的Source下拉列表中選擇ResultSets,在Simulation中按住Ctr1鍵連續(xù)選中first和second,在ResultSet列表中選擇+CONTACT_1,Component列表中選擇TY,選中Surf復(fù)選框，即可顯示接觸副Y方向的力矩曲線，如圖所示。步驟4：按照所示進行設(shè)置，選中Surf復(fù)選框，在界面上顯示角加速度曲線，如圖所示。步驟5：單擊界面圖標，顯示曲線的最大值和最小值以及其他的一些信息，如圖所示。實驗三 基于ADAMS剛-柔混合仿真分析實驗一、實驗實訓(xùn)目標1、掌握在ADAMS中直接生產(chǎn)柔性體的方法；2、通過實例掌握掌握柔性體的生成及剛-柔耦合建模過程和仿真。二、實驗實訓(xùn)內(nèi)容1、通過一個鐘擺機構(gòu)剛體離散及動力學(xué)分析，使學(xué)生了解在一些需要考慮構(gòu)件變形的特殊情況下，完全把模型當(dāng)作剛性系統(tǒng)來處理還不能達到精度要求，必須把模型的部分構(gòu)件做成產(chǎn)生變形的柔性體來處理；2、練習(xí)簡單的柔性體的生成及剛-柔耦合分析與剛形體分析，并對兩種結(jié)果進行對比。三、實驗實訓(xùn)材料設(shè)備及條件計算機（Proe Solidworks ADAMS2012 ）四、實驗實訓(xùn)要求1、學(xué)會用CAD三維軟件創(chuàng)建一個簡單機械模型并導(dǎo)入ADAMS軟件中；2、學(xué)生自選一種簡單機械模型應(yīng)用ADAMS軟件進行剛體動力學(xué)仿真分析；3、學(xué)生在掌握剛性體動力學(xué)仿真分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)會利用ADAMS中剛-柔耦合分析去更貼近實際反映機械運動狀態(tài)。五、實驗實訓(xùn)方法與步驟5.1 創(chuàng)建模型步驟01 定義新模型。單擊桌面快捷按鈕，系統(tǒng)彈出對面框，在Model Name中輸入model_pendulum，在Working Directory中雙擊左鍵，選擇文件存儲路徑，如圖5-1所示。圖5-1 定義鐘擺模型步驟02 單擊OK按鈕完成新模型的定義。步驟03 建立模型。單擊連桿按鈕，在彈出創(chuàng)建連桿對話框里設(shè)置連桿相應(yīng)參數(shù)，如圖5-2所示。鼠標單擊（0,0）點，移動鼠標當(dāng)指向X軸正方向的時候，單擊鼠標完成創(chuàng)建。圖5-2 連桿創(chuàng)建示意圖步驟04 創(chuàng)建球體。單擊連桿按鈕，在彈出創(chuàng)建連桿對話框里設(shè)置連桿相應(yīng)參數(shù)，鼠標單擊連桿右端的Marker_2點，單擊鼠標完成創(chuàng)建， 如圖5-3所示。圖5-3 球桿創(chuàng)建示意圖5.2 施加約束和驅(qū)動步驟01 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副。單擊旋轉(zhuǎn)副按鈕，系統(tǒng)彈出創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副對話框，左鍵分別單擊連桿左端和大地，移動鼠標單擊連桿的Marker_1點時，單擊鼠標完成旋轉(zhuǎn)副的創(chuàng)建，如圖5-4所示。圖5-4 連桿與大地旋轉(zhuǎn)副創(chuàng)建示意圖 按同樣過程創(chuàng)建球體與連接之間的旋轉(zhuǎn)副，如圖5-5所示。圖5-5 球桿與連桿旋轉(zhuǎn)副創(chuàng)建示意圖步驟02 創(chuàng)建驅(qū)動。單擊旋轉(zhuǎn)驅(qū)動按鈕，系統(tǒng)彈出創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)驅(qū)動對話框，在對話框中速度(speed)中輸入360.0，移動鼠標單擊連桿左端的旋轉(zhuǎn)副（Joint_1），完成驅(qū)動的施加，如圖5-6所示。圖5-5 連桿與大地驅(qū)動創(chuàng)建示意圖步驟03 設(shè)置驅(qū)動函數(shù)。右鍵單擊驅(qū)動，在彈出的菜單中選擇Modify，彈出設(shè)置驅(qū)動函數(shù)對話框，并在Function中輸入如圖函數(shù)step(time,0,0d,0.5,-90d)+ tep(time,0.501,0d,1.0,-90d)+ tep(time,1.01,0d,0.5, 90d)+ tep(time,1.501,0d,0.5, 90d)+，單擊OK按鈕完成驅(qū)動函數(shù)定義，并在Joint Motion對話框中單擊OK，完成驅(qū)動定義，如圖5-6所示。圖5-6 設(shè)置驅(qū)動函數(shù)5.3 仿真步驟01 仿真。單擊仿真按鈕，按如圖5-7設(shè)定參數(shù)，單擊開始仿真按鈕，系統(tǒng)自動進行動力學(xué)仿真。圖5-7 仿真步驟01 保存仿真。單擊仿真界面的保存仿真按鈕，彈出對話框，在對話框中輸入rigid_sim，如圖5-8所示。圖5-8 保存剛性體仿真5.4 創(chuàng)建柔性離散連桿步驟01 離散連桿。單擊按鈕，在Name中輸入liangan，如圖設(shè)置參數(shù)，并在Marker 1欄單擊鼠標右鍵，在彈出的選項中選擇Marker，再選擇Pick，移動鼠標找到連桿左端的Marker_1，單擊選中，按同樣辦法確定Marker 2對應(yīng)點連桿右端的Marker_2。圖5-8 離散連桿創(chuàng)建示意圖步驟02 刪除剛性連桿。在連桿上單擊鼠標右鍵，在彈出的列表中單擊Delet，完成刪除工作。5.5 創(chuàng)建剛-柔體間的約束和驅(qū)動步驟01 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副。單擊旋轉(zhuǎn)副按鈕，系統(tǒng)彈出創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)副對話框，左鍵分別單擊連桿liangan_elem1和大地，移動鼠標單擊連桿的liangan_elem1Marker_1點時，單擊鼠標完成旋轉(zhuǎn)副的創(chuàng)建，如圖5-9所示。圖5-9旋轉(zhuǎn)副創(chuàng)建示意圖 按同樣過程創(chuàng)建球體與連桿liangan_elem8之間的旋轉(zhuǎn)副，如圖5-10所示。圖5-10 旋轉(zhuǎn)副創(chuàng)建示意圖步驟02 創(chuàng)建驅(qū)動。單擊旋轉(zhuǎn)驅(qū)動按鈕，系統(tǒng)彈出創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)驅(qū)動對話框，在對話框中速度(speed)中輸入360.0，移動鼠標單擊連桿左端的旋轉(zhuǎn)副（Joint_1），完成驅(qū)動的施加，如圖5-11所示。圖5-11 連桿與大地驅(qū)動創(chuàng)建示意圖步驟03 設(shè)置驅(qū)動函數(shù)。右鍵單擊驅(qū)動，在彈出的菜單中選擇Modify，彈出設(shè)置驅(qū)動函數(shù)對話框，并在Function中輸入如圖函數(shù)step(time,0,0d,0.5,-90d)+ tep(time,0.501,0d,1.0,-90d)+ tep(time,1.01,0d,0.5, 90d)+ tep(time,1.501,0d,0.5, 90d)+，單擊OK按鈕完成驅(qū)動函數(shù)定義，并在Joint Motion對話框中單擊OK，完成驅(qū)動定義，如圖5-12所示。圖5-12 設(shè)置驅(qū)動函數(shù)5.6 仿真步驟01 仿真。單擊仿真按鈕，按如圖5-7設(shè)定參數(shù)，單擊開始仿真按鈕，系統(tǒng)自動進行動力學(xué)仿真。步驟01 保存仿真。單擊仿真界面的保存仿真按鈕，彈出對話框，在對話框中輸入flex_sim。5.7 后處理步驟01 后處理中分析結(jié)果。單擊后處理按鈕進入后處理界面，按圖5-13設(shè)置，從而得到當(dāng)剛性和柔性連桿仿真時，球體在X軸方向的加速度曲線如圖所示。圖5-13 X軸方向的加速度曲線示意圖實驗四 基于ADAMS的連桿滑塊機構(gòu)柔體動力學(xué)仿真實驗一、實驗實訓(xùn)目標主要研究內(nèi)容為柔體連桿機構(gòu)在adams中的設(shè)計及其動態(tài)仿真。后續(xù)，根據(jù)輸出的相應(yīng)約束副的受力情況。力圖真實還原柔體連桿機構(gòu)在運動過程中的擺動過程。二、實驗實訓(xùn)內(nèi)容本節(jié)闡述了虛擬樣機技術(shù)和ADAMS軟件的特點及其應(yīng)用，以柔體連桿機構(gòu)為研究對象，對其進行動力學(xué)分析。主要運用我們學(xué)習(xí)過的材料力學(xué)、彈性力學(xué)等理論知識對柔體連桿機構(gòu)動力學(xué)的相關(guān)計算；并記錄相應(yīng)信息，輸出相應(yīng)約束副的受力情況，充分展現(xiàn)虛擬樣機技術(shù)的優(yōu)越性，為虛擬樣機技術(shù)的深入研究打下基礎(chǔ)。三、實驗實訓(xùn)材料設(shè)備及條件計算機（ADAMS2012 ）四、實驗實訓(xùn)要求如下圖所示為連桿機構(gòu)二維模型，試建立該柔體連桿機構(gòu)的虛擬樣機模型并分析約束副的受力情況。五、實驗實訓(xùn)方法與步驟5.1 準備雙擊單面圖標Adams/View進入界面，在Model name中輸入linkage，如下圖所示，單擊“OK”按鈕進入ADAMS主界面。5.2 創(chuàng)建模型在菜單欄中單擊view，從列表中選擇Coordinate Window F4，或者直接按快捷鍵F4打開系統(tǒng)捕捉工具。單擊連桿按鈕，在彈出創(chuàng)建連桿對話框里設(shè)置連桿相應(yīng)參數(shù)，如圖5-2所示。鼠標單擊起始點（0，0，0）點，鼠標單擊終點（190，140，0）點；若終點不要找到則鼠標左擊得到Location Event，輸入相應(yīng)坐標，從而創(chuàng)建Part_2。單擊連桿按鈕，在彈出創(chuàng)建連桿對話框里設(shè)置連桿相應(yīng)參數(shù)，如圖5-2所示。鼠標單擊起始點（190，140，0）點，鼠標單擊終點（660，0，0）點；若終點不要找到則鼠標左擊得到Location Event，輸入相應(yīng)坐標，從而創(chuàng)建Part_3。單擊圓柱滑塊按鈕，在彈出創(chuàng)建連桿對話框里設(shè)置連桿相應(yīng)參數(shù)，如圖5-2所示。鼠標單擊起始點（660，0，0）點，鼠標單擊終點（750，0，0）點；若終點不要找到則鼠標左擊得到Location Event，輸入相應(yīng)坐標，從而創(chuàng)建Part_4。5.2 創(chuàng)建模型柔性化連桿Part_2。單擊柔性按鈕，系統(tǒng)彈出對話框，在Name欄輸入link_1，Marker1欄中單擊鼠標右鍵，依次選擇Marker -Pick，移動鼠標找到Part_2的Marker 1并選中，移動鼠標找到Part_2的Marker 2并選中，按下圖參數(shù)創(chuàng)建柔性化連桿。柔性化連桿Part_3。單擊柔性按鈕，系統(tǒng)彈出對話框，在Name欄輸入link_2，Marker1欄中單擊鼠標右鍵，依次選擇Marker -Pick，移動鼠標找到Part_3的Marker 3并選中，移動鼠標找到Part_3的Marker 4并選中，按下圖參數(shù)創(chuàng)建柔性化連桿。柔性化圓柱滑塊Part_4。單擊柔性按鈕，系統(tǒng)彈出對話框，在Name欄輸入link_3，Marker1欄中單擊鼠標右鍵，依次選擇Marker -Pick，移動鼠標找到Part_4的Marker5并選中，移動鼠標找到Part_4的Marker 6并選中，按下圖參數(shù)創(chuàng)建柔性化圓柱滑塊。刪除剛性體。單擊左側(cè)的Browses按鈕，單擊Bodies左側(cè)的+號，系統(tǒng)彈出所有部件，按住Ctrl鍵，同時選擇Part_2 Part_3 Part_4，選中3個部件，右鍵單擊，在彈出快捷菜單中選擇Delete，而系統(tǒng)彈出信息，單擊Delete ALL，就完成刪除剛形體。5.3 創(chuàng)建約束副單擊Revolute Joint工具按鈕，按下圖參數(shù)創(chuàng)建link_1_elem1與大地旋轉(zhuǎn)副，并旋轉(zhuǎn)中心位設(shè)定在Marker 1位置。單擊Revolute Joint工具按鈕，按下圖參數(shù)創(chuàng)建link_1_elem8與link_2_elem1旋轉(zhuǎn)副，并旋轉(zhuǎn)中心位設(shè)定在Marker 3位置。單擊Revolute Joint工具按鈕，按下圖參數(shù)創(chuàng)建link_2_elem8與link_3_elem1旋轉(zhuǎn)副，并旋轉(zhuǎn)中心位設(shè)定在Marker 5位置。單擊Translation Joint工具按鈕，按下圖參數(shù)創(chuàng)建link_3_elem1與大地移動副，移動副方向為X軸方向。5.4 施加運動載荷單擊Rotational Joint Motion工具按鈕，按下圖參數(shù)施加Jiont1的角速度為72。/S驅(qū)動。5.5 仿真結(jié)果及后處理單擊Simulation工具按鈕，設(shè)定運動時間為5S，以及步長1000。單擊PostProcessor工具按鈕，按下圖輸出JOINT_1處的受力曲線。實驗五 基于ADAMS的槽輪機構(gòu)運動仿真實驗一、實驗實訓(xùn)目標掌握槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)，熟悉其間歇運動規(guī)律；在ADAMS軟件導(dǎo)入槽輪機構(gòu)模型并進行運動仿真分析。錄制該機構(gòu)運動的視頻文件，從而還原了槽輪機構(gòu)間歇運動過程。二、實驗實訓(xùn)內(nèi)容以典型槽輪機構(gòu)為研究對象，對其進行運動學(xué)仿真實驗。主要運用我們學(xué)習(xí)過的機械原理、機械設(shè)計等理論知識對機構(gòu)進行運動學(xué)的相關(guān)理論計算；握三維軟件建立零件模型，以及零件之間裝配關(guān)系，文件保存格式，利用ADAMS軟件與其它三維軟件接合技術(shù)，直接導(dǎo)入三維模型到ADAMS軟件，從而方便快捷完成模型創(chuàng)建；并在ADAMS軟件對零件相關(guān)信息（名字、材料、顏色）更改；重點在于如何加載接觸力、扭簧。利用ADAMS軟件在圖形顯示方面的優(yōu)勢，采用其基本模塊ADAMS/View(界面模塊)進行運動分析、動態(tài)模擬仿真工作。三、實驗實訓(xùn)材料設(shè)備及條件計算機（ADAMS2012）四、實驗實訓(xùn)要求一個槽輪演示機構(gòu)如圖所示，它由四個零件組成：機架，拔盤，圓銷和槽輪。圓銷固定在拔盤上，拔盤與機架之間都是轉(zhuǎn)動副。拔盤連續(xù)回轉(zhuǎn)，帶動圓銷間隙地進入槽輪的槽內(nèi)，從而帶動槽輪間隙地轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)有一該機構(gòu)裝配體的Solidworks（caolun.SLDASM）文件，需要把它導(dǎo)入Adams中進行動力學(xué)仿真，最后要錄制該機構(gòu)運動的avi視頻文件。五、實驗實訓(xùn)方法與步驟5.1 啟動軟件并設(shè)置工作環(huán)境（1） 啟動Adams2012，選擇【New Model】。（2） 設(shè)置新模型的屬性。在出現(xiàn)的【Crete New Model】對話框中進行設(shè)置，如圖（a）所示，即設(shè)置模型名為Sheave，重力方向為Other，長度的單位mm。按【OK】確定后在新彈出的重力設(shè)置對話框中選擇-Z方向作為重力方向（圖b），按【OK】關(guān)閉對話框。（3） 設(shè)置圖標的大小。從【主菜單】-【Settings】-【Icons】打開圖標設(shè)置對話框，設(shè)置如圖4-96所示，把圖標大小設(shè)置為10mm。5.2建模1. 導(dǎo)入Solidworks中生成的Parasolid裝配體文件從【主菜單】-【File】-【Import】打開文件導(dǎo)入對話框，設(shè)置如圖所示。其中：（1） 文件格式是Parasolid格式；（2） 讀入上面創(chuàng)建的d：workingcaolun.X_T文件；（3） 文件是ASCII格式的Parasolid文件；（4） 指明該模型是作為一個MODEL而導(dǎo)入的；（5） 指明導(dǎo)入的構(gòu)件放在Sheave下面。 按【OK】按鈕確定后導(dǎo)入了模型。瀏覽模型并把這四個構(gòu)件重命名為BoPan，Xiao，CaoLun，JiJia。并相應(yīng)渲染顏色便于觀察，其對應(yīng)關(guān)系如圖所示。2. 設(shè)置物體的質(zhì)量屬性 在模型樹中選擇CaoLun，在其右鍵菜單中選擇【Modify】，在彈出菜單中進行設(shè)置，如圖所示。其中：（1） 設(shè)定修改的對象是CaoLun；（2） 要修改其質(zhì)量屬性；（3） 要通過幾何體和材料類型來定義質(zhì)量屬性；（4） 指定材料的類型是鋼材； 按【OK】確定后接受輸入，用類似的方式對BoPan，Xiao，JiJia進行質(zhì)量設(shè)置。3. 創(chuàng)建約束按照表創(chuàng)建四個轉(zhuǎn)動副。名稱物體1物體2運動副點方向JOINT_1JiJiaGround固定副機架一角垂直于工作網(wǎng)格JOINT_2BoPanXiao固定副銷質(zhì)心直于工作網(wǎng)格JOINT_3BoPanJiJia轉(zhuǎn)動副撥盤質(zhì)心直于工作網(wǎng)格JOINT_4CaolunJiJia轉(zhuǎn)動副槽輪質(zhì)心直于工作網(wǎng)格4. 創(chuàng)建槽輪和銷之間的接觸力 從【功能區(qū)】-【Forces】-【Special Forces】組中選擇接觸按鈕，在I Solid（s）后面的編輯框中選擇槽輪的實體；在J Solid(s)后面的編輯框中選擇銷的實體，其他保持為默認值如圖所示，則槽輪和銷之間的接觸力被創(chuàng)建。5. 在槽輪和機架之間創(chuàng)建一個扭簧 從【功能區(qū)】-【Forces】-【Flexible Connections】組中選擇扭簧，保持【屬性欄】的默認設(shè)置，在主窗口中選槽輪，再選機架，最后選擇槽輪的質(zhì)心作為鏈接點，完成扭簧的創(chuàng)建。然后在主窗口中單擊該扭簧，在其右鍵選擇【Modify】，在彈出菜單中進行設(shè)置，如圖所示。其中：（1） 意味著該扭簧忽略其彈性；（2） 意味著該扭簧的阻尼系數(shù)很大，是200. 按【OK】后接受修改。6. 施加驅(qū)動 在JOINT-3上施加一個轉(zhuǎn)動驅(qū)動，設(shè)置其轉(zhuǎn)速是30（。）/s。（3） 仿真 這是一個動力學(xué)問題，需要進行動力學(xué)仿真。為了仿真四個槽都被用到，拔盤需要轉(zhuǎn)動4圈，即48s。由于涉及碰撞的問題，需要給定較多的仿真步以查看比較平滑的輸出，這里給定480步。從【功能區(qū)】-【Simulation】-【Simulate】組中選擇交互仿真，在彈出的仿真控制對話框中進行設(shè)置，。設(shè)置完畢后，按下運行仿真。（4） 后處理 仿真結(jié)束后，錄制動畫的方式與上一道例題相同，不再贅述。并輸出接觸力曲線圖。實驗六 基于ADAMS的夾緊機構(gòu)設(shè)計實驗一、實驗實訓(xùn)目標本項目以夾緊機構(gòu)為例，利用ADAMS提供的強大的建模工具完成較復(fù)雜的機構(gòu)建模，并對其運動進行分析，以便后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計。二、實驗實訓(xùn)內(nèi)容以夾緊機構(gòu)為例為研究對象，對其進行運動學(xué)分析。夾緊機構(gòu)包括搖臂、手柄、鎖鉤、連桿和固定塊等，并對機構(gòu)添加約束和驅(qū)動。對夾緊機構(gòu)進行參數(shù)化建模和后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計分析。利用ADAMS軟件在圖形顯示方面的優(yōu)勢，采用其基本模塊ADAMS/View(界面模塊)進行一系列建模、運動分析和動態(tài)模擬仿真工作，驗證模型的正確性，并對機構(gòu)在整個周期內(nèi)的可行性進行計算分析，記錄相應(yīng)信息，輸出所需要的位置曲線，充分展現(xiàn)虛擬樣機技術(shù)的優(yōu)越性，為虛擬樣機技術(shù)的深入研究打下基礎(chǔ)。三、實驗實訓(xùn)材料設(shè)備及條件計算機（ADAMS2012）四、實驗實訓(xùn)要求利用ADAMS建立如下圖所示的夾緊機構(gòu)，學(xué)習(xí)對機構(gòu)添加彈簧和作用力，分析其運動，為后續(xù)的優(yōu)化分析作準備。設(shè)計要求為：能產(chǎn)生至少800N的夾緊力；手動夾緊，用力不大于80N；手動松開時做功最少，必須在給定的空間內(nèi)完成工作，有震動時，仍能保持可靠夾緊。夾緊機構(gòu)五、實驗實訓(xùn)方法與步驟5.1 設(shè)置操作環(huán)境（1）雙擊單面圖標Adams/View進入界面，在Model name中輸入Latch，如下圖所示，單擊“OK”按鈕進入ADAMS主界面。（2）設(shè)置單位。在Setting菜單，選擇Units命令，顯示單位對話框，在Length欄，選擇centimeter，選擇OK按鍵。設(shè)置工作柵格。在Setting菜單，選擇Working Grid命令，顯示工作柵格設(shè)置對話框；設(shè)置：size=25，spaceing=1，選擇OK按鍵 （3）按F4鍵顯示坐標窗口5.2 建立夾緊機構(gòu)模型（1）創(chuàng)建參數(shù)化坐標點。選擇Point工具，使用默認設(shè)置：Add to Gound和Dont Attach，根據(jù)下圖的坐標值，建立6個設(shè)計點。（2）建立搖臂。選取工具，參數(shù)設(shè)置Thickness=1，Radius=1。依次選取Point_1，Point_2，Point_3，按右鍵創(chuàng)建搖桿。右鍵選擇搖桿，選擇part:PART_2，選擇Rename，在對話框中輸入新名字pivot，如下圖。 （3）建立手柄。選取工具，參數(shù)設(shè)置如圖，選擇點Point_3和Point_4創(chuàng)建手柄。將其更名為：handle。（4）建立鎖鉤。選取工具，在Length中輸入1，根據(jù)下圖坐標值，依次在屏幕上選取各點，按右鍵完成創(chuàng)建。將鎖鉤更名為：hook。（5）建立滑桿。選取工具，依次選取Point_5和Point_6，創(chuàng)建滑桿，如圖。將其更名為slider。（6）建立支架。選取工具，勾選Depth設(shè)置為2，將New Part改為On Ground，依次選取點（2，1，0）、（-18，0，0）創(chuàng)建支架，并將其更名為block。5.3 添加約束和力（1）添加鉸鏈副。選取Revolute Joint工具按鈕，在參數(shù)設(shè)置欄內(nèi)選擇1 Location，Normal To Grid，選取Point_1點。選取Revolute Joint工具按鈕，在參數(shù)設(shè)置欄內(nèi)選擇2 Bod-1 loc，Normal To Grid，依次選擇搖臂，鎖鉤和Point_2點。選取Revolute Joint工具按鈕，在參數(shù)設(shè)置欄內(nèi)選擇2 Bod-1 loc，Normal To Grid，依次選擇搖臂，手柄和Point_3點。選取Revolute Joint工具按鈕，在參數(shù)設(shè)置欄內(nèi)選擇2 Bodies-1 Location，Normal To Grid，依次選擇滑桿，手柄和Point_5。選取Revolute Joint工具按鈕，在參數(shù)設(shè)置欄內(nèi)選擇2 Bod-1 loc，Normal To Grid，依次選擇滑桿，鎖鉤和Point_6點。（2）添加虛約束。選取工具，參數(shù)欄設(shè)置為2 Bodies-1 Location及Pick Geometry Feature。依次選取固定支架（ground.block）、鎖鉤（hook）、點（-12，1，0），向上豎直拖動鼠標，出現(xiàn)如下箭頭，按下左鍵。（3）創(chuàng)建彈簧。選取工具，設(shè)置參數(shù)為K=800，C=0.