用ADAMS進行凸輪機構模擬仿真示例

1、例: 尖頂直動從動件盤形凸輪機構的凸輪基圓半徑,已知:從動件行程,推程運動角為,遠休止角,回程運動角,近休止角為;從動件推程、回程分別采用余弦加速度和正弦加速度運動規(guī)律。對該凸輪機構進行模擬仿真。解: 1. 從動件推程運動方程推程段采用余弦加速度運動規(guī)律,故將已知條件代入余弦加速度運動規(guī)律的推程段方程式中,推演得到 2. 從動件遠休程運動方程在遠休程段,即時, 。3. 從動件回程運動方程因回程段采用正弦加速度運動規(guī)律,將已知條件代入正弦加速度運動規(guī)律的回程段方程式中,推演得到 4. 從動件近休程運動方程在近休程段,即時, 。創(chuàng)建過程1、 啟動ADAMS雙擊桌面上ADAMS/View的快捷圖標,

2、打開ADAMS/View。在歡迎對話框中選擇“Create a new model”，在模型名稱（Model name）欄中輸入：tuluen ；在重力名稱（Gravity）欄中選擇“Earth Normal (-Global Y)”；在單位名稱（Units）欄中選擇“MMKS mm,kg,N,s,deg”。如圖1-1所示。圖1-1 歡迎對話框2、 設置工作環(huán)境2.1 對于這個模型，網(wǎng)格間距需要設置成更高的精度以滿足要求。在ADAMS/View菜單欄中，選擇設置（Setting）下拉菜單中的工作網(wǎng)格（Working Grid）命令。系統(tǒng)彈出設置工作網(wǎng)格對話框，將網(wǎng)格的尺寸(Size)中的X和Y

3、分別設置成250mm和300mm，間距（Spacing）中的X和Y都設置成10mm。然后點擊“OK”確定。2.2 用鼠標左鍵點擊選擇（Select）圖標，控制面板出現(xiàn)在工具箱中。2.3 用鼠標左鍵點擊動態(tài)放大（Dynamic Zoom）圖標，在模型窗口中，點擊鼠標左鍵并按住不放，移動鼠標進行放大或縮小。3、 用升程表創(chuàng)建凸輪輪廓曲線 3.1 在ADAMS/View零件庫中選擇球體（Sphere），在原點（0，0，0）（選擇坐標原點，將為下面利用升程表創(chuàng)建凸輪軌跡帶來方便）處創(chuàng)建一個球形觀察點，球體的參數(shù)選擇“New Part”，半徑選擇10mm（這里只要求球形觀察點的運動軌跡就行，為了觀察清楚

4、，將球形觀察點用一定半徑大小的球體來表示），創(chuàng)建后的名稱默認為“Part: PART_2”。根據(jù)凸輪基圓半徑，在點（0，60，0）處創(chuàng)建第二個球體（Sphere），球體的參數(shù)選擇“New Part”，半徑選擇10mm（理由同上），創(chuàng)建后的名稱默認為“Part:PART_3”。 3.2 在ADAMS/View約束庫中選擇旋轉副（Joint: Revolute），參數(shù)選擇為“2 Bod-1 Loc”和“Normal To Grid”，鼠標左鍵先點擊原點出的球體（PART_2），再點擊機架（ground），最后在球體中心點擊鼠標右鍵，彈出Select對話框，如圖3-1所表示，選擇“PART_2.cm

5、”,然后點“OK”確定。在球體（PART_2）上成功創(chuàng)建旋轉副（Joint: JOINT_1），如圖3-2所示。 圖 3-1 選擇對話框 圖 3-2 在球體（PART_2）上創(chuàng)建旋轉副 3.3 在ADAMS/View約束庫中選擇移動副（Joint: Translational），參數(shù)選擇為“2 Bod-1 Loc”和“Pick Feature”，鼠標左鍵先點擊點（0，60，0）處的球體（PART_3）,然后點擊原點處的球體（PART_2），最后在球體（PART_3）中心點擊鼠標右鍵，在彈出Select對話框中選擇“PART_3.cm”，然后點“OK”確定，就會出現(xiàn)白色的箭頭，移動光標，使箭頭指

6、向Y軸的正方向后點擊鼠標左鍵，從而在球體（PART_3）上成功創(chuàng)建移動副（Joint:JOINT_2），如圖3-3所示 3.4 在ADAMS/View驅動庫中選擇旋轉驅動（Rotational Joint Motion），在速度（Speed）欄中，輸入速度值360d，表示驅動裝置每分鐘轉360度，用鼠標左鍵點擊球體（PART_2）上的旋轉副（JOINT_1），在旋轉副上出現(xiàn)一個大的驅動圖標，即為驅動裝置（Motion: MOTION_1），如圖3-4所示 3.6 在ADAMS/View驅動庫中選擇移動驅動（Translational Joint Motion），參數(shù)默認，用鼠標左鍵點擊球體（P

7、ART_2）上 圖3-3在球體（PART_3）上創(chuàng)建移動副 圖3-4 在球體（PART_2）上定義旋轉驅動的移動副（JOINT_2），同樣在移動副上出現(xiàn)一個大的驅動圖標，即為驅動裝置（Motion: MOTION_2），如圖3-5所示。 圖3-5 在球體（PART_3）上定義移動驅動 圖 3-6 重新設置移動驅動的參數(shù) 3.7 在球體（PART_3）上點擊鼠標右鍵，選擇Motion: MOTION_2Modify，如圖3-6所示。出現(xiàn)Joint Motion對話框，如圖3-7所表示，接著點擊Function Builder圖標，出現(xiàn)Function Builder對話框。 3.8 在Funct

8、ion Builder中的Define a runtime function欄中輸入如下語句:“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)”，然后點擊，如果出現(xiàn)“Function syntax is correct”對話框，則表示輸入的語句沒有語法格式上的錯誤，如圖3-8所示；否則輸入語句中存在格式上的錯誤。然后一直點“OK”，直到退出Joint Motio

9、n對話框。 3.9 選擇仿真（Simulation）圖標，將仿真停止時間（End Time）設置為1，為了使由軌跡生成的凸輪輪廓曲線光滑，而又縮短計算機生成曲線的計算時間，綜合這兩方面的要求，我們這里將輸出結果（軌 圖 3-7 Joint Motion對話框 圖 3-8 Function Builder對話框 跡）的總步數(shù)（Steps）設置為100。點擊仿真按鈕（Play）；當仿真結束，點擊復位按鈕（Rewind）。 3.10 在ADAMS/View菜單欄中，選擇Review下拉菜單中的Create Trace Spline命令，然后用鼠標左鍵點擊球體（PART_3）,接著在原地右擊鼠標，在彈

10、出的Select對話框中選擇PART_3.cm，之后點擊對話框左下角的“OK”按鈕，最后用鼠標左鍵點擊機架（ground），凸輪的軌跡曲線（BSpline: GCURVE_3）如圖3-9所示。 圖 3-9 凸輪的輪廓曲線4、 創(chuàng)建凸輪實體 4.1 凸輪的軌跡曲線生成后，在球體（PART_2）上右擊鼠標，選擇Part: PART_2Delete，出現(xiàn)如圖4-1所示的對話框，表示將要刪除球體及其與之相關的約束和運動副。點擊Delete All，刪除球體（PART_2）。圖4-1 刪除命令的提示框 4.2 在球體（PART_3）上右擊鼠標，選擇Part: PART_3Delete，同樣出現(xiàn)圖4-1所

11、示的對話框，點擊Delete All，刪除球體（PART_3）。刪除之后的圖形如圖4-2所示。 圖 4-2 刪除球體之后的圖形 圖 4-3 幾何尺寸修改對話框 4.3 在曲線上右擊鼠標，選“-Bspline: GCURVE_3Modify”,出現(xiàn)Modify Geometric Spline對話框，如圖4-3所示。點擊對話框中的Location table圖標，打開Location Table 對話框，如圖4-4所示。圖 4-4 Location Table 對話框 圖 4-5 保存對話框 4.4 在Location Table對話框中，點擊“Write”按鈕，出現(xiàn)Select File保存對

12、話框，如圖4-5所示，在文件名欄中輸入保存名“tulun.dat”（名字可以隨意取，但不要忘記后綴“.dat”），然后點擊“打開”，進行保存。最后點擊“OK”按鈕兩次，分別退出Location Table對話框和Modify Geometric Spline對話框。 4.5 在ADAMS/View零件庫中選擇樣條曲線（Spline）圖標，參數(shù)選擇如圖4-6所示。在ADAMS/View工作窗口中用鼠標左鍵隨意選取12個不同的點（至少要取8個點），然后點擊鼠標右鍵進行確定。如圖4-7所示，圖中綠色的閉合曲線就是所畫的樣條曲線，曲線上11個紅色的小塊表示11個所取的點。 圖 4-6 參數(shù)選擇 圖4-

13、7 繪制樣條曲線 4.6 在所畫的樣條曲線（綠顏色的）上右擊鼠標，選擇“-Bspline: GCURVE_4Modify”，出現(xiàn)Modify Geometric Spline對話框，如圖4-8所示，在該對話框中選擇Location table圖標，出現(xiàn)Location Table對話框，如圖4-9所示。由于每個人所畫的樣條曲線的不一樣，相應的X、Y、Z坐標也就不一樣。 圖 4-8 幾何尺寸修改對話框 圖 4-9 Location Table 對話框 4.7 在Location Table對話框中，點擊“Read”按鈕，打開上面保存的“tulun.dat”文件。則Location Table對話

14、框中的X、Y、Z坐標值產(chǎn)生了變化，如圖4-10所示。然后點擊“OK”按鈕兩次，分別退出Location Table對話框和Modify Geometric Spline對話框。則在步驟4.5中所畫的樣條曲線（綠色的）變成了與軌跡曲線（BSpline: GCURVE_3）（白色的）一模一樣的曲線。如圖4-11所示。 圖 4-10 倒入新的X、Y、Z坐標值 圖4-11 采用新的坐標值后的樣條曲線 4.8 在ADAMS/View中位置/方向庫中選擇位置-平移圖標，參數(shù)選擇如圖4-12所示。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠標左鍵點擊樣條曲線（綠色的），并選擇該曲線上的一點（PART_5.MARK

15、ER_10），然后，移動光標選擇軌跡曲線（白色的）上的一點（ground.MARKER_9），如圖4-13所表示。最后點擊鼠標左鍵確定，兩條閉合曲線重疊在一起，如圖4-14所示。 圖4-12 參數(shù)選擇 圖4-13 平移前的閉合樣條曲線 圖4-14 平移后的閉合樣條曲線 圖 4-15 刪除軌跡曲線 4.9 在樣條曲線上，如圖4-15所示右擊鼠標，在彈出的菜單中，選擇“-Bspline:GCURVE_3Delete”，刪除最開始生成的軌跡曲線（因為該閉合樣條曲線與機架固結在一起）。 4.10 在ADAMS/View中零件庫中選擇拉伸圖標，參數(shù)選擇如圖4-16，在ADAMS/View工作窗口中用鼠標

16、左鍵連續(xù)點擊閉合樣條曲線兩次（第一次選擇PART_5，第二次選擇PART_5.GCURVE_4），之后一個凸輪實體拉伸出來。如圖4-17所示，圖中的凸輪是旋轉后的形狀。 圖 4-16 參數(shù)選擇 圖 4-17 凸輪實體5 創(chuàng)建尖頂從動件 5.1 在ADAMS/View中零件庫中選擇圓柱體圖標，參數(shù)選擇New Part，其他參數(shù)（Length、Radius）可以不選擇。在ADAMS/View工作窗口中用鼠標選擇點擊坐標（0，100，0）（因為本設計的對象是尖頂直動從動件盤形凸輪機構，根據(jù)機械原理，這種機構中從動件和凸輪之間沒有偏距，因此，從動件需要創(chuàng)建在凸輪的正上方，并且位置選擇要合理，不要太高）

17、，如果選擇不準確，可以同時按住Ctrl鍵，進行強制選擇。然后選擇點擊坐標（0，180，0）（從動件的長度選擇對后面的受力分析有影響，從動件的長度越長，質量越大，對凸輪的壓力也越大），一個圓柱體創(chuàng)建出來，如圖5-1所示。 圖 5-1 創(chuàng)建圓柱體 圖 5-2 創(chuàng)建截錐體 5.2 在ADAMS/View中零件庫中選擇截錐體圖標，參數(shù)選擇Add to Part，其他參數(shù)（Length、Bottom Radius、Top Radius）可以不選擇。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠標左鍵點擊圓柱體（PART_10），接著選擇圓柱體底面上的Marker點（PART_10.MARKER_12），然后選擇

18、凸輪（閉合樣條曲線）上的Marker點（PART_5.MARKER_10）。一個截錐體創(chuàng)建出來，并且和圓柱體固結在一起。如圖5-2所示。 5.3 在截錐體上右擊鼠標，選擇“-Frustum:FRUSTUM_7Modify”，在彈出的對話框中，將Top Radius項的值改為（0.0mm），Bottom Radius項的值改為（10.0mm）（此半徑值和圓柱體的半徑相同）。點擊“OK”確定。修改后的尖頂從動件如圖5-3所示。 圖 5-3 尖頂從動件6創(chuàng)建凸輪和尖頂從動件之間的接觸（Contact） 6.1 選擇ADAMS/View零件庫中的“Marker”按鈕，參數(shù)選擇Add to Part和G

19、lobal XY。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠標左鍵選擇截錐體（PART_10），然后在截錐體的尖頂處右擊鼠標，在彈出的Select對話框中選擇PART_10. FRUSTUM_7.V1。如圖6-1所示。點擊“OK”確定，在尖頂從動件處創(chuàng)建出一個Marker點。如圖6-2中顯亮的坐標。 圖 6-1 選擇要創(chuàng)建Marker點的位置 圖6-2 創(chuàng)建在尖頂處的Marker點 6.2 選擇ADAMS/View力庫中的接觸（Contact）按鈕，在彈出的Create Contact對話框中，Contact Type項選擇Point to Curve；Marker項選擇MARKER_14（就是步

20、驟6.1中所創(chuàng)建的Marker點）；Curve項選擇GCURVE_4；其他項修改如如圖6-3所示。然后點擊“OK”確認。圖6-4中顯亮的標志表示尖頂從動件和凸輪之間的接觸是點與線的接觸。 圖 6-3 定義接觸類型的對話框 圖 6-4 創(chuàng)建出來的接觸7. 創(chuàng)建移動副和旋轉副 7.1 因為在凸輪轉動的過程中，尖頂從動件做上下運動。所以只要在尖頂從動件上創(chuàng)建一個垂直方向的移動副就可以得到需要的運動。 7.2 選擇ADAMS/View約束庫中的移動副（Joint: Translational）按鈕，參數(shù)選擇2 Bod-1 Loc和Pick Feature。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠標左鍵選

21、擇圓柱體（PART_10），然后選擇機架（ground），接著選擇圓柱體上的PART_10.cm，這時會出現(xiàn)一個白色的箭頭，移動光標，使箭頭的方向垂直向上，如圖7-1所示。最后點擊鼠標左鍵確認。圖7-2中顯亮的部分就是創(chuàng)建出來的移動副。 圖 7-1 定義移動副的方向 圖 7-2 從動件上的移動副 7.3 凸輪做旋轉運動，因此凸輪上需要加一個旋轉副。選擇ADAMS/View約束庫中的旋轉副（Revolute）按鈕，參數(shù)選擇2 Bod-1 Loc和Normal To Grid。在ADAMS/View工作窗口中用鼠標左鍵先點擊凸輪（PART_5），在點擊機架（ground），然后按住Ctrl鍵點擊坐

22、標原點（0，0，0），一個旋轉副創(chuàng)建出來，如圖7-3所示。圖中顯亮的部分就是旋轉副，該旋轉副定義了凸輪和機架之間的運動關系。 圖 7-3 創(chuàng)建旋轉副 圖 8-1 創(chuàng)建旋轉驅動8 創(chuàng)建驅動 在ADAMS/View驅動庫中選擇旋轉驅動（Rotational Joint Motion）按鈕，在Speed一欄中輸入360，360表示旋轉驅動每秒鐘逆時鐘旋轉360度。在ADAMS/View工作窗口中，用鼠標左鍵點擊步驟7.3中創(chuàng)建出來的旋轉副（JOINT_2），一個旋轉驅動創(chuàng)建出來，如圖8-1所示，圖中顯亮的部分為旋轉驅動。9 保存模型 在ADAMS/View中，選擇“File”菜單中的“Save Da

23、tabase As”命令，如圖9-1所示。系統(tǒng)彈出保存模型對話框，輸入保存的路徑和模型名稱，按“OK”，保存尖頂直動從動件盤形凸輪機構模型:tuluen.bin，如圖9-2所示。 圖 9-1 保存模型命令 圖 9-2 保存模型對話框 點擊主工具箱的仿真按鈕，設置仿真終止時間（End Time）為3，仿真工作步長（Step Size）為0.01,然后點擊開始仿真按鈕，如圖9-3所示，系統(tǒng)進行仿真，觀察模型的運動情況。點擊圖9-3左下角的Render按鈕，本設計的尖頂直動從動件盤形凸輪機構的整體模型如圖9-4所示。 圖 9-3 仿真選項 圖 9-4 尖頂直動從動件盤形凸輪機構10 測試模型 10.

24、1 測量位移。在ADAMS/View菜單欄中，選擇BuildMeasurePoint-to-PointNew，如圖10-1所示，進行點與點之間的位移測量。系統(tǒng)彈出點與點之間測量的對話框，將光標放在被測量的點（To Point）欄中，按鼠標右鍵，選擇MarkerBrowse，如圖10-2所示。 圖 10-1 進行點與點之間測量的命令 圖 10-2 點與點之間測量的對話框 10.2 在彈出的Database Navigator的對話框中，選擇PART_10下面的MARKER_14（因為該點是尖頂與凸輪接觸的點）。然后點擊該對話框下面的“OK”按鈕。如圖10-3所示。同樣在圖10-2中的參考點（Fr

25、om Point）欄中，按鼠標右鍵，選擇MarkerBrowse，在彈出的Database Navigator的對話框中，選擇ground下面的MARKER_18（該點是坐標原點），然后點擊該對話框下面的“OK”按鈕。如圖10-4所示。 圖 10-3 選擇被測量的點 圖 10-4 選擇參考點 10.3 在圖10-2中的Characteristic欄中選擇Translational displacement，在Component欄中選擇mag。如圖10-5所示。然后點擊對話框下面的“OK”確認。生成的時間-位移曲線如圖10-6所示。 圖 10-5 點與點之間測量位移對話框 圖 10-6 時間位移曲線 10.4 在本設計中，速度和加速度的測量的過程和位移的過程幾乎一樣，只是在點與點之間測量對話框（Point to Point Measure）中的Characteristic項，分別選為Translational velocity，如圖10-7所示，或